Si le dedicas 1000h de trabajo, añade un costo unitario de 2h por cada unidad fabricada. Eso en España son unos 50 Euros de costo fijo de diseño por cada unidad.
Cuanto más reduzcas el diseño, más barato será el producto final.
Tendrás muchos más gastos en cada unidad, no solo el micro. Lo normal es que calcules los límites de presupuesto de toda la unidad, no solo el microcontrolador. Y tienes que tener en cuenta todos los costes (diseño, componentes, fabricación y montaje, documentación, estándares, puesta en marcha, mantenimiento, costes financieros y de gestión, etc). Puede que eso no te corresponda a tí, pero deberías hablar con el responsable del proyecto o el responsable de marketing para conocer un poco más e intentar influir en el presupuesto para la parte técnica.
Por lo que has comentado hasta el momento, yo me decantaría por un microcontrolador simple que pudiera hacer la tarea (un simple micro de 8 bits valdría).
La actualización por USB no suele ser muy necesaria y es bastante compleja para el micro que tienes ahora. ¿Hay alternativas?. Podrías diseñar un bootloader encriptado para el micro actual y otro circuito para actualizar que lea una memoria USB y envíe los datos encriptados por UART. Así aprovechas el circuito ya diseñado y vendes como extra otro circuito para actualizar el controlador de electroválvula.
En cuanto al display, la mejor opción creo que es añadir otro micro dedicado al display, que se comunique con el micro actual a través de mensajes. Así se hace en los PLC. El sistema es más modular y flexible con un diseño que se puede hacer por etapas.
Un saludo.