STM32F205RET могу посоветовать. Доступен для покупки, множество таймеров с ШИМ.
Вот 10 каналов АЦП и 16 выходов ШИМ (по 4 ШИМ на таймер). Можно и больше - запас и по АЦП и по ШИМам будет.
Вообще можете поставить STM32CubeMX и сами посмотреть различные варианты.
Двухсотая серия очень богата на таймеры.
Можно влезть даже в дешевую STM32F103C8T6. 16 каналов ШИМ с четырех таймеров и
8 каналов АЦП + мультиплексор (для потенциометров хватит и транзисторных ключей в общем случае) для недостающих двух каналов, если не требуется высокая скорость оцифровки.
На каждом из 4х каналов таймера будет одна частота, а вот коэф. заполнения сможете ставить произвольно. Впрочем не вижу особой необходимости в общем случае ШИМить вентиляторы разными частотами.
2. Не вижу особого смысла нагромождать, когда это все сможет сделать один МК.
3. Если не планируете ставить микросхем-посредников, то транзисторы с лог. уровнями идеальный вариант, единственный вопрос будет в мощностях и токах нагрузки. Для 12В-24В вентиляторов достаточно будет недорогих
AO3400,
IRLML0040,
IRLML0100 или подобных + шунтирующие диоды для индуктивных нагрузок.
Но вообще тут надо плясать от мощности нагрузки.