Очень прикольный эффект получился

Что не так с GPIO ESP32S3?

Нам для всех хватает, но помериться CoreMark'ами всё равно интересно

Да понятно. По скорости я опирался на оценку производительности от самих Espressif в CoreMark. Можете найти их на 3 странице даташитов на ESP32 и ESP32S3

Ядра XTensa LX7 быстрее, чем LX6 примерно на 20% на тех же тактовых частотах.
Из 512 Кб SRAM доступно около 320 Кб

Ну как то однобоко вы на всё смотрите, очень категорично.
В промышленных устройствах делают и так, и так, и эдак. У каждого подхода свои плюсы и минусы.

У отдельного источника питания, естесственно, тоже есть свои плюсы:
- Возможность поделить питание нагрузок на группы по уровню ответственности.
- Возможность совмещать нагрузки с разным напряжением питания.
- Простота ремонта в случае выхода из строя источника питания.
- Возможность наращивать кол-во выходов заменяя источник питания выходов на более мощный.
- Отсутствие "грязного" питания с индуктивными всплесками на внутренней цифровой шине. Про количество межмодульных соединений тоже не забываем.

Захотелось провести конкурс на худшую архитектуру

Смотрите какая концепция.

Дополнительные напряжения нужны для входов и выходов, кол-во которых и потребляемая мощность заранее неизвестны.

Я собираюсь заводить это питание потребителям (промышленные датчики, реле, в будущем двигатели и т.п.) внешней коммутацией с отдельного блока питания. На межмодульную шину эти напряжения не попадают, а потребляемая мощность не нагружает источник питания девайса.

Мощность этого отдельного блока питания и выходное напряжение выбирается исходя из требований потребителя. Если есть группа реле на 24В, то ставим блок питания на 24В с соответствующей мощностью.

Посмотрите на типовые схемы подключения к DI и DO. В них блок питания, питающий датчики и реле - внешний по отношению к девайсу.

Ааа, нее. Концепция такая:
Всё, что на межмодульном интерфейсе - всё остаётся внутри корпуса устройства. Модули могут выводить разъёмы наружу - GPIO, дискретные и аналоговые входы и выходы, интерфейсы. Все выводимые наружу сигналы имеют минимально необходимые защиты (от статики, перегрузки и т.п.)

Бесспорно

Если немного увеличить площадь платы, как было описано выше, то можно либо добавить пины 12 В в разъёмы (возможно не по одному, а по 2-3-4 пина) или дополнительно установить какие-то детали, например кнопки, на боковую поверхность модуля.

Если посмотрите на подсистему питания и на реализацию, например, транзисторных выходов, то обнаружите, что в next.module создательно сделано так, чтобы все потенциально мощные потребители не нагружали питание девайса. Потому что если их питать от девайса, то это решение тяжело масштабировать и тяжело объяснить пользователю почему питание проседает и как это исправить. Ведь транзисторных выходов может быть 8, а может быть 256 и нагрузки пользователь подключит к ним разнообразные.

Почему кстати именно 12В по вашему необходимы? Почему не 24В или любое другое напряжение?

Что и как выводить — вопрос дискуссионный, как минимум, набор разных напряжений, земля, I2C, SPI, GPIO/UART, возможно отдельный разъём для RS485.

Можете объяснить, зачем нужно выводить эти шины наружу? Я не понял идею

нужны либо «толстые квадратные» пины, либо покрытие их чем-то вроде золотого напыления, обеспечивающее надёжный контакт.

Пины уже квадратные и с покрытием. Впрочем, и их тоже нужно еще тестить на надежность

Это хороший вопрос
Да, next.module в текущем его виде целится в более узкую и более продвинутую аудиторию, чем arduino, m5stack и многие другие.
На тех, кому распределить пины и распределить модули по шинам оптимальным образом - по приколу и в кайф.

• Внутрисхемная отладка и прошивка без необходимости использования отладчика или специального адаптера. Нужен только USB-кабель

• Более быстрые ядра

• Более быстрый интерфейс с ОЗУ

• Наличие RGB-интерфейса
  

Для прототипирования можно использовать самую простую и дешевую макетку. Не обязательно 42х42 мм, можно 85х85 или любую другую. В нее модули next.module вставляются без проблем

Смысл миниатюризации в удобстве пользования и эстетике

Да, конечно. Я собираюсь рассматривать все возможные варианты.
Микродисплей сбоку это, безусловно, не основной вариант, но почему собственно нет?

Компактному конструктиву - компактные дисплеи.
Дисплеи планируются небольшие. OLED, IPS и монохромные. С SPI или I2C интерфейсом.
Для больших экранов можно разработать отдельный модуль с RGB-интерфейсом, но я сомневаюсь, что это будет востребовано.

Про выбор размера плат расписал в отдельном комментарии ниже