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几类用于可穿戴医疗的半导体计划

几类用于可穿戴医疗的半导体方案- 目前中国医疗设备市场分散,且仅由少数大型医疗设备公司如迈瑞、金科威、欧姆龙等主导,市场潜力巨大,众多小型公司也瞄准这一市场,争相开发创新的医疗方案。故医疗设备的发展趋

  我国人口老龄化进程正继续加速:据联合国2010年国际人口的展望,2010年我国60岁以上人口所占百分比为12.3%,估计到2030年将增至24.4%,到2050年乃至将达33.9%。一同,跟着人们日子水平的进步,预期寿数越来越长,将会愈加重视医疗及保健,门诊/家中保健将越来越遍及。并且,人口老龄化或将催生更高的心脏病、糖尿病、哮喘的发病率,再加上我国政府计划完成全民医保等等,我国的医疗设备职业将会继续地开展。

  现在我国医疗设备商场涣散,且仅由少量大型医疗设备公司如迈瑞、金科威、欧姆龙等主导,商场潜力巨大,很多小型公司也瞄准这一商场,争相开发立异的医疗计划。故医疗设备的开展趋势包含添加“智能”及数据存储特性、便携性、无线/衔接型计划、人体区域网络等等。而医疗半导体无疑在医疗设备/计划的立异中发挥着主导作用,朝向更高集成度、小型化、高能效开展,一同使消费类医疗设备转向选用规范元器材并嵌入无线功用。

  安森美半导体将硅引进日子

  安森美半导体以高功用硅计划协助医疗技能开发者处理他们共同的规划应战。作为健康联盟的活泼成员,安森美半导体高技能的体系架构师、规划、封装和测验工程师,具有丰厚的常识产权(IP)阵型,自有国际级工厂,凭仗超越30年的定制硅经历,供给全面的产品阵型和服务,包含:定制的混合信号专用集成电路(ASIC)、专用规范产品(ASSP)、医疗级分立元件、助听器数字信号处理(DSP)体系、定制的和半定制的超低功耗存储器、为体系小型化的先进封装、附加代工服务等等,其开发套件、软件包、产品库等确保彻底合格和强固的开发流程,产品运用寿数支撑延伸的产品生命周期,数据可追踪和保存,质量获ISO 13485医疗体系认证,且建立毛病剖析实验室,可批量检验测验。

  安森美半导体的要点医疗细分商场包含植体、听力健康和临床及指定设备。

  植体

  植体运用首要包含除颤器及心脏起博器、神经影响器、可打针监测器和可吸入电子。安森美半导体为此类运用供给ASIC、存储器、分立元件、模块及晶圆代工服务。

  以植入式神经影响渠道为例,安森美半导体供给集成操控器、存储器、数字、模仿和高压的单芯片计划,运用多通道浪涌抑制器(TSS)进一步明显削减分立元件数(一般将IC裸片数从3-4颗削减至1-2颗),有助于减小电路板所占空间,简化设备制作和物流,下降本钱和功耗,削减对体系/电路板的依靠,提高质量,加速产品上市时刻,下降开发危险。

  

  图1:安森美半导体用于植入式神经影响渠道的单芯片计划

  安森美半导体供给二极管、MOSFET、IGBT、电源稳压器等规范分立元件用于医疗运用,并供给可定制的挑选合作医疗商场需求(表1)。

  

  表1:安森美半导体供给可定制的挑选

  安森美半导体可依据医疗运用的共同需求供给定制的ASSP,如多通道瞬态浪涌抑制器可依据共同的物理要求和电气参数而定制,具有极快导通、最大浪涌电流大于12 A等要害特性;并供给引脚少、漏电流超低、存储容量达8 Mb、完成超低功耗的SRAM、EEPROM和SRAM-Flash。

  为完成更低本钱、更高能效,安森美半导体还供给代替EEPROM、FRAM和规范SRAM的串行SRAM存储器。并行SRAM一般需求3路操控输入、15路地址输入和8路数据I/O共26条线路,仅用于低功耗运用。而串行SRAM仅需共4条线路,且占位面积更小,引脚更少,功耗更低,可保存备份均匀10年的数据,体系本钱更低,十分合适用于心脏监测设备等小尺度运用。

  特别地,为合作特定要求的FDA III,安森美半导体供给医疗级规范元件用于植体或生命攸关的运用,并供给契合MIL-PRF-1950规范、认证的MIL-STD-750 测验法、支撑JAN/JANHC 质量水平、于国防后勤局(DLA)同意的出产线制作等军工规范协议方式的高可靠性工艺流程。

  助听器

  依据佩带方位的不同,助听器首要分为耳背式(Behind-The-Ear, BTE)和耳内式(In-The-Ear, ITE)。前者包含传统BTE、微型BTE和耳道内置受话器(Receiver-In-Canal, RIC),后者包含全、3/4、半耳腔式ITE、耳道内置(ITC)、深耳道(Completely-In-Canal, CIC)及耳道内不行见(Invisible-In-Canal, IIC)。

  

  图2:助听器首要类型概览

  微型及“不行见”是助听器的一大趋势:更细巧的RIC及新的IIC类型更受欢迎,这要求半导体制作商转移至65 nm或更小节点的工艺及微型化封装技能;助听器的第二大趋势是将添加无线通信及衔接功用:当时选用2.4 GHz、900 MHz及带蓝牙继电器器材的近场磁感应(NFMI)的技能,需求互操作性及先进的封装技能;第三,助听器将开展至更“智能”且彻底主动化:如音量操控及信号处理主动适配声响环境,令用户更舒适,这要求为其添加处理功率及算法杂乱度。助听器的开展趋势发生功耗、尺度、混合信号处理等方面的规划应战,如要求在1 V作业电压时电流耗费小于1 mA,多芯片及芯片面积小于10 mm2,数字及模仿功用等等。

  

  图3:展现一个典型的助听器的组成及安森美半导体可供给的元件

  安森美半导体供给完好系列的DSP体系,包含预适配RHYTHM系列、预装备RHYTHM和AYRE系列、以及Ezairo系列。这些系列除了都含DSP、ADC、DAC、NVM等全面的助听器体系,还针对不同方针规划人员供给不同的装备以满意他们不同的需求:Ezairo系列的可编程IDE,合适有差异化算法的技能专家;预装备系列针对老客户和具有中等听力学常识的人供给预载算法、配套的根底架构东西(SoundDesigner, ARK)和参阅规划;而预适配系列供给预载算法、配套手册,并行将推出参阅规划,有助于为新的助听器制作商和模仿助听器制作商处理其规划应战。

  在为助听器厂商处理空间受限的要求方面,安森美半导体具有超越40年的经历,首要选用先进的2.5D和3D超小型体系级封装(SiP),即在同一封装将不同的硅芯片和分立元件衔接在一同,经过减缩信号间隔大大节约空间并提高电气功用。SiP是定制的封装开发和制作服务,为重视尺度、功用和体系集成度的医疗运用而规划。

  安森美半导体将推出新的选用SiP的集成2.4 GHz无线模块的计划,尺度仅为7.39 × 3.94 × 1.4 mm,其要害特性包含:集成彻底可编程的多核音频处理器、适配器可经过线性接口衔接至任何音频源(TV, HiFi)然后供给长途麦克风适配器的立体声流、运用手机的规范装备文件如“Find Me”、“电话警报装备文件”等进行操控、音量和程序可经过手机操控改动等等。

  定制医疗ASIC

  医疗设备规划人员一般面对以下规划应战:

  *低能耗:电池供电的医疗设备对电池运用时刻要求较高,而规范分立元件或许耗费太大电流,无法供给令人满意的产品运用时刻;*小尺度:一般要求细巧以供给离散性和舒适度,而运用规范分立元件会令外形因数太大;*高压:传感器或许要求高压偏置,一同发生极低电平的信号,当运用分立元件来处理高压及低压时,传感器接口电路一般过分杂乱;*低噪声:专用人体传感器捕获到的信号极弱小,漏电流或其它不想要的电流将压过传感器发生的信号;*长产品生命周期:或许超越10年,而许多规范元件在医疗设备出产完毕前已被筛选;*低BOM本钱:选用分立元件规划的体系元件数量多,本钱降不下来。

  选用定制的ASIC计划可供给能耗优势、以高集成度供给尺度优势、能集成高压及低压电路、供给高度的信号通道阻隔及低噪声、合作长产品生命周期、供给集成计划然后下降体系本钱,协助规划人员处理他们的共同规划应战。

  安森美半导体具有丰厚的高功用、低能耗ASIC IP阵型,并可供给体系级计划,如为免提操作的低功耗声响触发功用。在我国,安森美半导体已堆集成功的医疗ASIC事例。 如自2007以来,安森美半导体已为迈瑞开发定制患者监测ASIC,用于多通道心电图、心率及呼吸监督仪、血氧饱和度等多种患者监测设备,完成比分立规范产品计划更低的能耗并下降整体BOM本钱。迈瑞后续还将发布更多运用这ASIC的产品。

  

  图4:安森美半导体高功用、低能耗AS%&&&&&% IP阵型

  Struix是安森美半导体推出的半定制组合计划,由定制的和规范的ASSP元件组成,即依据客户的专有规范而定制的一个模仿传感器接口或一个驱动器,和一个选用ARM Cortex-M3内核 (ULPMC10)的超低功耗唯数字微操控器芯片。“Struix”是“stacked”t叠在一同)的拉丁语方式,它将定制的芯片和规范芯片叠在一个封装中以供给微型的、高能效的半导体计划,供给比规范元件更多的定制,比完好的体系级芯片(SoC)计划缩短规划时刻并下降开发危险及相关本钱,适用于血糖监测、透皮给药、便携式及定点护理(PoC)患者监控等微型医疗设备。图5是根据Struix的产品示例,这堆叠微型封装充分利用硅集成及模块化,集成度高,易于规划,还进一步增强了规划灵活性,由于ULPMC10微操控器可选用安森美半导体未来的微操控器容易晋级,无须替换模仿前端。

  

  图5:安森美半导体Struix产品示例

  结语

  受商场动力、人口趋势、政府方针、医疗职业结构及增加等归纳要素的推进,我国医疗设备职业颇具开展前景。医疗设备制作商要想走在商场前沿需选用高能效的半导体计划进行立异开发。在可穿戴医疗逐步鼓起的趋势下,医疗半导体向更高集成度、小型化、更高能效方向跨进。作为高能效立异的供货商,安森美半导体因应商场趋势,供给完好的医疗半导体产品和服务、丰厚的特长和经历,并许诺产品和计划具有满意医疗商场严格要求的高质量和高可靠性,助医疗技能开发者处理他们共同的规划应战。

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