IoT-Trends für 2024 und darüber hinaus

Ein Überblick über die IoT-Herausforderungen und -Fortschritte im Jahr 2023

Im Laufe des Jahres 2023 wurden die meisten Lieferkettenprobleme, die noch aus der Zeit der COVID-19-Pandemie herrühren, gelöst – zum Beispiel im Zusammenhang mit Chips für Automobilanwendungen. Diese Probleme haben jedoch zu einer internationalen Bewegung geführt, die Chip-Lieferketten durch den Bau weiterer Halbleiterfertigungsanlagen in Asien, Nordamerika und Europa zu erweitern. Diese neuen Chipfertigungsanlagen werden in den nächsten Jahren in Betrieb genommen. Die Schaffung kürzerer Lieferketten für Halbleiter dürfte dazu beitragen, künftige Probleme mit den für die Entwicklung von IoT-Anwendungen benötigten Chips zu vermeiden.

2023 war jedoch für einige Arten von Halbleitern im Allgemeinen ein rückläufiges Jahr, da die während der Pandemie aufgrund von Versorgungsunsicherheiten angelegten Lagerbestände abgebaut wurden. Halbleiterfabriken in vielen Branchen, zum Beispiel in der Speicherindustrie, drosselten ihr Produktionsvolumen, um die Preise über die Herstellungskosten hinaus anzuheben. Folglich stiegen die Preise für Halbleiterchips bis zum Jahresende 2023 tendenziell an. Die Kombination aus Bestandsabbau und geringerem Angebot in Verbindung mit daten- und prozessgesteuerten Anwendungen dürfte im Jahr 2024 zu einem deutlichen Anstieg der Nachfrage nach allen Arten von Halbleitern führen.

Die Arbeit an generativer KI wie ChatGPT warf ein Schlaglicht auf die großen Fortschritte, die im Laufe des Jahres 2023 bei den KI-Softwarealgorithmen und der Hardware, auf der diese Modelle trainiert werden, gemacht wurden. Viele Unternehmen arbeiten daran, die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der von IoT-Geräten abgeleitete Daten analysiert und in Data Centern sowie am Netzwerkrand in nützliche Erkenntnisse umgewandelt werden können. Und da immer mehr IoT-Geräte Daten sammeln, gibt es auch mehr Daten für die Analyse und das Training. Diese Modelle lassen sich, sobald sie in Data Centern erstellt wurden, als Inferenzmaschine (Schlussfolgerungsmaschine) am Netzwerkrand oder in IoT-Endgeräten implementieren, um neue und leistungsfähigere Anwendungen zu ermöglichen. Einige dieser Modelle können auch lokal lernen und ihre Fähigkeiten anpassen, wenn sie Erfahrungen mit Daten im Feld sammeln.

Auf die Frage nach einem Dutzend verschiedener Technologien gaben 65 Prozent der Befragten der IEEE-Umfrage an, dass KI – einschließlich prädiktiver und generativer KI, maschinellem Lernen und natürlicher Sprachverarbeitung (NLP) – die wichtigste Entwicklungstechnologie im Jahr 2024 sein wird. Danach folgen verschiedene Arten der Extended Reality, zum Beispiel Virtual Reality und Augmented Reality, sowie Cloud Computing.

7 IoT-Wachstumstreiber im Jahr 2024 und darüber hinaus

2024 werden wahrscheinlich die folgenden Bereiche am stärksten zum IoT-Wachstum beitragen.

1. Mehr KI-Unterstützung für das IoT

Laut der IEEE-Umfrage gaben die Befragten an, dass dies die vier wichtigsten potenziellen Anwendungen von KI im Jahr 2024 sein werden:

1. Höhere Cybersicherheit durch Erkennung von Schwachstellen in Echtzeit und Verhinderung von Angriffen.
2. Steigerung der Effizienz der Lieferkette und Lagerautomatisierung.
3. Beschleunigte Softwareentwicklung.
4. Stärker automatisierter Kundenservice.

Die Steigerung der Effizienz von Lieferketten und Lagern wird auch erhebliche Investitionen in IoT-Technologie erfordern, um die Identifizierung, Handhabung und Entwicklung von Produkten zu ermöglichen.

IoT-fähige Fabriken können eine bessere Überwachung und lokale Intelligenz mit Robotik und Automatisierung kombinieren, um einige Vorgänge zu übernehmen, für die sonst Menschen in nächster Nähe zueinander arbeiten müssten. Mit der Intelligenz von IoT-basierten Systemen übernehmen Menschen zunehmend Aufgaben, bei denen ihre einzigartigen Fähigkeiten, Entscheidungen anhand objektiver und subjektiver Kriterien zu treffen, mit der maschinellen Intelligenz kombiniert werden können, um sicherere und effizientere Fabriken zu schaffen.

2. Stärker verbreitete Konnektivität für IoT-Geräte

Ein Bericht von IoT Analytics vom Mai 2023, SState of IoT—Spring 2023, prognostiziert, dass das Wachstum der IoT-Geräte bis 2025 auf 27 Milliarden verbundene Einheiten ansteigen könnte. Ein Trend, der dieses Wachstum ermöglichen soll, ist die zunehmende Ablösung von 2G/3G-Mobilfunknetzen durch 4G/5G-Netzwerke. Dies wird vor allem die Konnektivität in städtischen Ballungsräumen verbessern. Allerdings werden viele ländliche Gebiete  weiterhin auf weniger leistungsfähige Netzwerke angewiesen sein. Satellitenkommunikationsnetze können zwar helfen, haben aber nur eine begrenzte Bandbreite und sind möglicherweise zu teuer. Die Ungleichheit bei der verfügbaren Kommunikationsbandbreite wird die digitale Kluft zwischen wohlhabenden städtischen Gebieten und ärmeren ländlichen Regionen vertiefen.

3. Niedrigere Kosten für IoT-Produktkomponenten

In diesem Jahr rechne ich mit einer allmählichen Entspannung bei einigen Chips, da neue Produktionsanlagen in Betrieb genommen werden. Bei anderen Chips gab es 2023 ein Überangebot, darunter DRAM- und NAND-Flash-Speicher, was zu niedrigeren Preisen führte. Niedrigere Preise und eine größere Verfügbarkeit von Komponenten bis 2024 werden auch zu niedrigeren Kosten für IoT-Produkte für Endgeräte führen. Das könnte die weitere Verbreitung beschleunigen.

4. Neue technologische Entwicklungen

Das IoT zieht viele neue technologische Entwicklungen an, die das Wachstum im Jahr 2024 und darüber hinaus vorantreiben werden. Zu diesen Neuerungen gehören Veränderungen in den Computerarchitekturen, zum Teil angetrieben durch Entwicklungen in den Bereichen Storage und Arbeitsspeicher. Das wirkt sich auf die Art und Weise aus, wie Daten in Rechententren und am Rande des Netzwerks gespeichert und verarbeitet werden. Dies wird auch zu weniger Datenbewegungen und einer Datenverarbeitung mit geringerem Stromverbrauch führen. Darüber hinaus können neue Chiplet-Packaging-Technologien dichtere und spezialisiertere chipbasierte Systeme ermöglichen, auch am Netzwerkrand und in IoT-Endgeräten. Außerdem werden einige flüchtige Speicher auf nicht-flüchtige Speicher umgestellt, so dass IoT-Endgeräte mit mehr Speichervolumen mehr Daten speichern und verarbeiten können – und das bei geringerem Energiebedarf. In Zukunft könnten sich grundlegende Veränderungen in der Computerverarbeitung auf IoT-Anwendungen auswirken.

5. Disaggregation von Systemen für eine effizientere Datenverarbeitung

Die Disaggregation herkömmlicher Data-Center-Server und die Zusammenstellung virtueller Computersysteme ermöglichen eine effizientere Datenverarbeitung sowie einen geringeren Stromverbrauch und eine nachhaltigere Datenverarbeitung. Ein Großteil der in Rechenzentren verarbeiteten Daten stammt aus IoT-Anwendungen. Mit dem Wachstum des IoT wird auch diese Verarbeitung zunehmen. Non-Volatile Memory Express (NVMe), Compute Express Link (CXL) sowie die damit verbundenen Änderungen in der Computerarchitektur werden die Kosten vieler IoT-Anwendungen senken.

6. Neues Chipdesign und Normen

Die traditionelle Halbleiterbauweise erfährt mit der Einführung von Chiplets ebenfalls eine Aufspaltung. Chiplets teilen viele der traditionellen CPU-Funktionen in separate kleinere Chips auf, die über Hochgeschwindigkeitsverbindungen in einem kleinen Gehäuse miteinander verbunden sind. Im Jahr 2022 wurde ein Standard namens Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe) eingeführt, der es ermöglichen soll, spezialisierte Chips vieler Hersteller in einem kompakten Gehäuse zu vereinen. Dies ermöglicht den Bau von spezielleren Halbleiter-Chiplet-Gehäusen für besondere Anwendungen. Es schafft außerdem den Bedarf an einer neuen Art von Produktionsstätte für die Integration von Chiplets in einem UCIe-Gehäuse. UCIe wird effizientere Halbleiterbausteine für Data Center, den Netzwerkrand und für IoT-Endgeräte ermöglichen.

7. Aufkommende nicht-flüchtige oder persistente Speichertechnologien für das IoT

Niedrigere Preise für DRAM, NAND-Flash und andere wichtige Halbleiter für IoT-Geräte sowie die zunehmende Dichte dieser Speicherbausteine werden dazu beitragen, die Kosten zu senken und die Leistungsfähigkeit von IoT-Geräten zu erhöhen. Zusätzlich zu diesen traditionellen Speichertechnologien gibt es neue nicht-flüchtige oder persistente Speichertechnologien, die allmählich in IoT-Geräten auftauchen, insbesondere für die Codespeicherung in Designs unter 28 nm. So werden beispielsweise magnetoresistives RAM (MRAM) und resistives RAM (RRAM) in einigen IoT-Geräten für Verbraucher, etwa in Wearables, verwendet. Das Ersetzen von statischem RAM durch einen nicht flüchtigen Speicher, zum Beispiel MRAM, ermöglicht stromsparendere Zustände, wenn das IoT-Gerät nicht aktiv genutzt wird. Für Anwendungen mit eingeschränktem Energiebedarf, etwa solche, die mit Batterien betrieben werden, erhöht dies den Nutzen und die Lebensdauer einer Batterieladung für das IoT-Gerät.

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