Zephyr RTOS, après dix ans de développement, est devenu une plateforme d'écosystème embarqué open source mature

Auteur et source de l'article : Électronique et ingénierie mondiale

Il y a dix ans, un groupe d'ingénieurs provenant d'Intel, Wind River, NXP, Synopsys et d'autres entreprises a lancé Zephyr RTOS lors de la conférence Embedded World — un système d'exploitation temps réel (RTOS) minimaliste, open source, portable et sécurisé. À l'époque, son noyau faisait entre 8 Ko et 512 Ko, pouvait s'exécuter sur des matériels aux ressources extrêmement limitées, et était conçu autour de la gouvernance ouverte et de pratiques de sécurité intégrées. Aujourd'hui, Zephyr est devenu une plateforme mondiale de production couvrant l'Internet des objets (IoT), des capteurs simples aux systèmes industriels complexes, avec des applications dans les domaines de l'électronique grand public, du contrôle industriel, de la santé et bien d'autres.

Zephyr met l'accent dès le départ sur l'ouverture et la flexibilité : il est basé sur la gouvernance de la Linux Foundation, open source et neutre vis-à-vis des fournisseurs, encourageant les entreprises et la communauté à collaborer à la construction de son écosystème. Contrairement aux RTOS propriétaires et fermés, Zephyr permet aux développeurs de choisir librement leur plateforme matérielle et de réutiliser le même code sur plusieurs architectures ; cela réduit considérablement les travaux redondants et les coûts de développement entre différentes lignes de produits.

En tant que système d'exploitation en temps réel open source, Zephyr est passé en seulement dix ans d'un petit projet expérimental à une plateforme centrale de l'industrie embarquée. Son succès s'explique par une gouvernance communautaire ouverte et neutre, un écosystème riche, un support matériel multi-architectures, ainsi que des conceptions axées sur la sécurité et la maintenabilité. Des fabricants de semi-conducteurs tels que NXP, Silicon Labs et STMicroelectronics ont renforcé cet écosystème en offrant un support matériel, des pilotes open source et des outils de développement.

Contexte et origine

Le projet Zephyr a été présenté pour la première fois en 2016 lors de la conférence Embedded World à Nuremberg, en Allemagne. Son prédécesseur était le Rocket RTOS de Wind River (une dérivation de Virtuoso), qui est devenu en 2016 un projet open source hébergé par la Linux Foundation et a été renommé Zephyr. Des entreprises telles qu'Intel, NXP et Synopsys ont participé au lancement du projet en tant que membres fondateurs, avec pour objectif de construire un RTOS « petit et performant », avec une empreinte noyau de 8 Ko à 512 Ko, une architecture portable et une attention portée dès le départ à la sécurité et à la gouvernance open source. Grâce à la structure de gouvernance de la Linux Foundation, Zephyr reste neutre vis-à-vis des fournisseurs et ouvert, transparent, évitant les monopoles et les verrous, permettant à tout fournisseur et développeur de participer et de contribuer au code.

Sur cette base, Zephyr s'est progressivement étendu depuis son noyau initial léger et son support limité de périphériques pour devenir une plateforme complète : il intègre désormais des fonctionnalités telles que l'ordonnanceur moderne et les services noyau, le système de fichiers, la journalisation, le chiffrement, le démarrage sécurisé, la pile de protocoles sans fil et le cadre de gestion des périphériques. À la fin de l'année 2024, Zephyr prend en charge plus de 750 cartes, couvrant huit architectures, notamment ARM et RISC-V, ainsi que des centaines de capteurs. Cette croissance repose sur l'engagement continu de plus de mille contributeurs mondiaux, ayant réalisé plus de 100 000 commits en 2024, avec un total cumulé de plus de 750 cartes prises en charge.

Facteurs clés de succès

Le succès de Zephyr était inévitable, principalement grâce au soutien enthousiaste de ses partenaires écosystémiques.

Modèle de gouvernance ouvert et neutre : Zephyr, géré par la Linux Foundation, reste neutre vis-à-vis des fournisseurs, avec tous les contributeurs (y compris Intel, NXP, Silicon Labs, ST, ARM, etc.) avançant le projet sous une gouvernance commune. Ce modèle évite le verrouillage par un seul fournisseur, permettant aux développeurs de choisir librement leurs fournisseurs de matériel sans craindre d’incompatibilités logicielles. La motivation initiale des membres fondateurs comme NXP était précisément de briser la fragmentation et de construire une base unifiée, en investissant collectivement dans le réseau, la sécurité et le développement des pilotes.

Écosystème et maturité communautaire : Zephyr dispose d’une communauté active et de ressources écologiques riches. Le nombre de contributeurs open source mondiaux augmente chaque année, avec plus de 1 100 contributeurs en 2024, dont plus de la moitié étaient des contributeurs débutants. Les activités communautaires sont dynamiques, avec plusieurs événements annuels tels que des séances de partage technique, des ateliers et des rencontres locales à travers le monde. De nombreux fabricants ont créé des organisations de collaboration et organisé des formations, réduisant considérablement la courbe d’apprentissage pour les débutants. L’enquête menée par le whitepaper officiel de Zephyr montre également que la maturité de l’écosystème est le premier facteur déterminant pour les développeurs lors du choix d’un RTOS. Aujourd’hui, Zephyr prend en charge plus de 900 cartes (couvrant MCU et SoC), 275 types de capteurs, ainsi que des centaines de modules middleware et protocoles, formant une plateforme complète offrant des solutions « prêtes à l’emploi » aux développeurs d’appareils.

Portabilité matérielle et prise en charge multi-architectures : Zephyr prend en charge dès sa conception plusieurs architectures de processeurs (ARM, RISC-V, ARC, Tensilica, x86, etc.). Cette prise en charge multi-architectures permet de réutiliser le code à travers différentes familles de puces, réduisant considérablement les coûts de développement lors du changement de matériel. Selon une enquête sectorielle, 49 % des utilisateurs de Zephyr classent la « portabilité matérielle » comme leur principal avantage. En pratique, lorsqu’un processeur est retiré du marché ou qu’un projet s’étend, les développeurs peuvent rapidement porter leur code en mettant à jour uniquement la configuration du device tree, évitant ainsi le coût élevé de repartir de zéro. Par ailleurs, la conception modulaire de Zephyr et des outils modernes tels que l’outil de construction West renforcent encore l’efficacité de la réutilisation du code et du développement multi-plateformes.

Conception en matière de sécurité et de conformité : La sécurité est toujours au cœur des préoccupations de Zephyr. Dès les premières étapes du projet, un comité de sécurité a été créé, introduisant des normes de codage sécurisé et des processus de réponse aux vulnérabilités. Depuis son accréditation en tant qu’organisme attribuant des CVE en 2017, jusqu’à l’obtention de la médaille d’or du Core Infrastructure Initiative de la Linux Foundation en 2018, puis en continuant d’utiliser des outils automatisés de SBOM, Zephyr n’a cessé d’améliorer sa transparence et sa réactivité en matière de sécurité. Aujourd’hui, Zephyr dispose d’une équipe dédiée de réponse aux incidents de sécurité produit (PSIRT) et collabore avec la communauté pour corriger rapidement les vulnérabilités, conformément aux exigences strictes de l’industrie. En 2024, le projet a obtenu la reconnaissance du concept de sécurité fonctionnelle IEC 61508 et poursuit actuellement des certifications incluant des processus de gestion de la qualité, ce qui signifie que Zephyr s’étend vers des environnements critiques en matière de sécurité, tels que l’industrie et l’automobile.

Capacités complètes de middleware et de connexion : Zephyr intègre un large éventail de prises en charge réseau et péripériques, incluant les piles de protocoles IPv4/IPv6, CoAP, MQTT, Bluetooth LE, 802.15.4/Zigbee, Thread et Wi‑Fi ; ainsi que divers systèmes de fichiers et mécanismes de mise à jour du micrologiciel des appareils (DFU). Ces fonctionnalités pré-intégrées réduisent considérablement l’effort requis pour porter des piles de protocoles, raccourcissant ainsi considérablement le cycle de développement des produits. De plus, les fabricants et la communauté contribuent continuellement des pilotes de capteurs, des pilotes de communication et des bibliothèques d’assistance à l’intelligence artificielle (telles que la génération de données synthétiques et la chaîne d’outils TinyML), ce qui confère à Zephyr un fort potentiel d’application dans les scénarios de calcul en périphérie, de l’IoT et de l’AIoT.

Support et maintenance à long terme : La gestion des versions de Zephyr met l'accent sur les versions LTS (Long-Term Support). La version 3.7 (publiée en 2024) est désignée comme LTS, avec une promesse de maintenance sécurisée et stable sur une période de 2,5 ans. Cette stratégie offre aux développeurs de produits une base fiable, garantissant que les mises à jour de sécurité n'interrompent pas le système. La feuille de route technique de la communauté se concentre également à long terme sur la maintenabilité, par exemple en introduisant progressivement l'analyse statique, les normes MISRA et des processus de tests CI complets, dans le but de réduire les coûts de maintenance à long terme.

En résumé, l'ouverture et la collaboration, ainsi que la contribution de multiples parties, ont permis à la plateforme Zephyr de devenir de plus en plus mature : aujourd'hui, elle ne se limite plus à un noyau RTOS, mais constitue un écosystème complet. Les cas d'utilisation réussis de Zephyr se retrouvent dans divers domaines, allant des appareils portables et des maisons intelligentes à l'automatisation industrielle, démontrant ainsi sa maturité et sa scalabilité. Toutefois, dans le cadre du modèle open source, Zephyr fait toujours face à des défis tels qu'une courbe d'apprentissage abrupte, des coûts élevés de maintenance à long terme et de certification, nécessitant une amélioration continue des chaînes d'outils et du soutien à la formation.

Soutien enthousiaste des fabricants de puces

Le succès de Zephyr repose sur le soutien inconditionnel des fabricants de puces sous-jacentes, tous les principaux fabricants mondiaux de MCU s'engagent pleinement à soutenir Zephyr.

NXP

En tant que l'un des membres fondateurs Platinum de Zephyr, NXP a activement participé dès le début du projet. NXP valorise la neutralité open source de Zephyr et son extensibilité à travers sa gamme de produits, offrant un support Zephyr sur plusieurs plateformes MCU/MPU. NXP a soumis un grand nombre de pilotes et d'exemples pour ses séries de puces Kinetis, LPC, i.MX et Edge Processors. Pour favoriser le développement de l'écosystème, NXP a publié des guides de prise en main et des modèles personnalisés permettant un démarrage rapide de Zephyr sur ses cartes d'évaluation principales, telles que la série FRDM. L'IDE MCUXpresso de NXP propose également des projets d'exemples Zephyr. En outre, NXP a organisé ces dernières années des ateliers de formation destinés aux universités et aux entreprises, et a encouragé les développeurs à essayer Zephyr en offrant des milliers de cartes FRDM. Son blog officiel indique que NXP souhaite, grâce à Zephyr, réduire la fragmentation et établir des capacités de sécurité et de connectivité sur une base unifiée, permettant ainsi à plusieurs entreprises de construire ensemble un écosystème plus puissant.

Silicon Labs

Silicon Labs a rejoint la communauté Zephyr en 2021 (devenant membre platine en 2025). En tant que leader dans le domaine de la connexion sans fil, Silicon Labs a apporté le support de sa gamme de puces sans fil (telles que les puces EFR32 Bluetooth/Wi-Fi/Thread) à Zephyr. L'entreprise a soumis des pilotes et des piles réseau associées en amont de Zephyr, tout en assurant la maintenance des protocoles sans fil tels que Wi-SUN, Zigbee et Bluetooth. Au début de l'année 2026, Silicon Labs a lancé le Simplicity SDK basé sur Zephyr, offrant aux développeurs des piles et pilotes validés par le fabricant, avec un support à long terme garanti. Silicon Labs insiste sur la cohérence entre Zephyr en amont et son SDK en aval, afin de concilier innovation open source et fiabilité professionnelle. En outre, Silicon Labs est activement impliquée dans les activités communautaires : son responsable technique est président du conseil de Zephyr (2026) et co-organise des réunions techniques avec d'autres membres. Silicon Labs publie également des exemples d'adaptation sur GitHub (dépôt zephyr-silabs), stimulant ainsi l'écosystème des développeurs. Ses efforts ont enrichi l'application de Zephyr dans le domaine sans fil de l'IoT et fourni une base stable pour des projets tels que les maisons intelligentes Zigbee.

STMicroelectronics

STMicroelectronics est devenue membre argent du community Zephyr en 2024. Les contributions de ST se concentrent sur les MCU de la série STM32 et leurs pilotes périphériques associés. Les ingénieurs de ST contribuent depuis longtemps au projet Zephyr, en apportant un support pour des matériels tels que les contrôleurs USB, les affichages LCD-TFT, les cartes réseau et les modes basse consommation. Ils consacrent également un important effort à la revue des contributions externes, afin de garantir que les améliorations apportées par des tiers à la plateforme STM32 soient vérifiées et intégrées en temps voulu. La dernière version Zephyr 4.4.0 ajoute notamment le support des séries de MCU STM32C5, STM32H5, STM32U3 et STM32WBA2X. Dans des cas concrets, ST intègre Zephyr à son écosystème STM32Cube, en proposant de nombreux exemples, de la documentation et des plateformes matérielles. ST recommande aux développeurs de se familiariser rapidement avec Zephyr via sa page de documentation et sa communauté Discord (par exemple, le canal #STM32). Au niveau communautaire, ST promeut activement Zephyr à travers des projets partenaires, des formations et des forums open source, tout en démontrant des applications telles que les écrans tactiles et les pilotes de capteurs fonctionnant sur Zephyr. La participation continue de ST renforce la confiance de l'industrie dans la disponibilité de Zephyr pour des domaines professionnels tels que le contrôle industriel et l'Internet des objets.

ADI

CodeFusion Studio 2.0, publié par ADI en 2025, prend désormais en charge des flux de travail AI complets, permettant aux développeurs d'apporter leurs propres modèles et de les déployer efficacement sur les processeurs et microcontrôleurs ADI, couvrant les dispositifs à faible consommation jusqu'aux DSP (processeurs de signaux numériques) haute performance. La dernière plateforme, basée sur Microsoft Visual Studio Code, intègre un vérificateur de compatibilité des modèles, des outils d'analyse de performance et des fonctionnalités d'optimisation pour garantir un déploiement robuste et fiable tout en réduisant le délai de mise sur le marché.

Un nouveau cadre modulaire basé sur Zephyr permet le profilage des performances en temps réel des charges de travail AI/ML, offrant une analyse couche par couche et une intégration transparente avec les plates-formes hétérogènes ADI. L'ensemble de l'outil est empaqueté en une seule solution, simplifiant ainsi le déploiement de l'apprentissage automatique tout en renforçant la compréhension des performances système.

Texas Instruments

TI est également l'un des membres Silver de Zephyr et contribue depuis longtemps à la fourniture de code amont pour Zephyr. Selon le site officiel de TI, depuis la création de Zephyr en 2016, l'équipe TI participe activement au développement du projet et utilise les frameworks Twister et Ztest de Zephyr pour garantir la qualité de ses produits. TI maintient également des dépôts en aval de Zephyr dédiés au wireless, aux MCU et au contrôle en temps réel, permettant aux développeurs de bénéficier en avant-première des dernières fonctionnalités. En outre, TI a dédié des ressources au développement de plugins VS Code spécifiques, d'outils de débogage et d'autres outils pour renforcer le support de Zephyr sur ses puces.

Renesas

En juin 2025, Renesas a annoncé la promotion de son niveau de membre à platine. Aish Dubey, cadre de Renesas, a déclaré que l'entreprise s'engage à rendre les solutions RTOS basées sur OSS largement adoptées dans tous les secteurs, et qu'elle collaborera étroitement avec les leaders de Zephyr pour accélérer la satisfaction des exigences croissantes en matière de sécurité fonctionnelle et de cybersécurité. Renesas avait déjà plusieurs microcontrôleurs (séries RX, RA, etc.) pris en charge par Zephyr ; cette nouvelle promotion indique qu'elle continuera d'augmenter ses investissements pour étendre l'influence de Zephyr dans les domaines de l'Internet des objets et des hautes performances.

Nordic Semiconductor

Zephyr est un composant fondamental du Nordic nRF Connect SDK. En septembre 2025, Nordic a présenté l'intégration de la nouvelle génération de SoC Wi-Fi (série nRF70) avec Zephyr : grâce au RTOS Zephyr, cette solution offre des fonctionnalités Wi-Fi 6 à faible consommation d'énergie, permettant aux MCU tiers une connectivité prête pour le cloud.

Le défi de Zephyr

Défis et risques : Bien que l'écosystème Zephyr devienne de plus en plus puissant, des défis persistent.

Tout d'abord, la courbe d'apprentissage est raide. Les processus de développement modernes de Zephyr (tels que Devicetree, CMake, West, Kconfig) sont peu familiers aux ingénieurs issus d'RTOS traditionnels ou de l'environnement bare metal ; 20 % des utilisateurs interrogés ont indiqué que la formation et l'acquisition des compétences étaient limitées. Cela entraîne un besoin supplémentaire de formation lors de l'expansion de l'équipe.

En outre, les coûts à long terme de maintenance et de certification ne doivent pas être négligés. Bien que Zephyr avance dans la certification de normes de sécurité telles que l'IEC 61508, une grande quantité de ressources humaines est nécessaire pour répondre pleinement aux exigences de conformité industrielles et automobiles.

Troisièmement, il faut également être vigilant face aux risques liés à la concurrence et à la gouvernance de l'écosystème : d'autres RTOS, comme FreeRTOS, ont connu des changements majeurs de la part de grandes entreprises telles qu'Amazon et Microsoft, ce qui montre que le modèle vertical peut entraîner de l'instabilité. Toutefois, en raison de son modèle piloté par la communauté, Zephyr est progressivement devenu la norme de facto de l'industrie.

Enfin, la réglementation (comme la loi européenne sur la cybersécurité CRA) impose des exigences plus strictes en matière de sécurité de l'IoT, exigeant de Zephyr une meilleure normalisation de la divulgation des vulnérabilités et un renforcement de la sécurité des composants dépendants.

Dans l'ensemble, les dix ans du projet Zephyr ont démontré la puissance de la collaboration open source : la participation de multiples parties a transformé un RTOS léger en une plateforme mondiale rassemblant les efforts de milliers d'ingénieurs. Grâce à la contribution conjointe de nombreux fabricants de puces et de logiciels, Zephyr continue d'étendre sa présence dans les domaines de l'Internet des objets et du calcul en périphérie. Toutefois, aucun parcours technologique ne se déroule sans défis. Face à l'augmentation de la complexité des appareils et à l'essor des exigences réglementaires, la communauté Zephyr et ses partenaires écosystémiques doivent continuellement innover et s'améliorer.

Mais quoi qu'il en soit, ce dixième année, l'écosystème de Zephyr a réussi.