中國人口老齡化進(jìn)程正持續加快：據聯(lián)合國2010年世界人口的展望，2010年中國60歲以上人口所占百分比為12.3%，預計到2030年將增至24.4%，到2050年甚至將達33.9%。同時(shí)，隨著(zhù)人們生活水平的提高，預期壽命越來(lái)越長(cháng)，將會(huì )更加注重醫療及保健，門(mén)診/家中保健將越來(lái)越普遍。而且，人口老齡化或將催生更高的心臟病、糖尿病、哮喘的發(fā)病率，再加上中國政府計劃實(shí)現全民醫保等等，中國的醫療設備行業(yè)將會(huì )持續地發(fā)展。
目前中國醫療設備市場(chǎng)分散，且僅由少數大型醫療設備公司如邁瑞、金科威、歐姆龍等主導，市場(chǎng)潛力巨大，眾多小型公司也瞄準這一市場(chǎng)，爭相開(kāi)發(fā)創(chuàng )新的醫療方案。故醫療設備的發(fā)展趨勢包括增加“智能”及數據存儲特性、便攜性、無(wú)線(xiàn)/連接型方案、人體區域網(wǎng)絡(luò )等等。而醫療半導體無(wú)疑在醫療設備/方案的創(chuàng )新中發(fā)揮著(zhù)主導作用，朝向更高集成度、小型化、高能效發(fā)展，同時(shí)使消費類(lèi)醫療設備轉向采用標準元器件并嵌入無(wú)線(xiàn)功能。
安森美半導體將硅引入生活
安森美半導體以高性能硅方案幫助醫療技術(shù)開(kāi)發(fā)者解決他們獨特的設計挑戰。作為健康聯(lián)盟的活躍成員，安森美半導體高技能的系統架構師、設計、封裝和測試工程師，具備豐富的知識產(chǎn)權(IP)陣容，自有世界級工廠(chǎng)，憑借超過(guò)30年的定制硅經(jīng)驗，提供全面的產(chǎn)品陣容和服務(wù)，包括：定制的混合信號專(zhuān)用集成電路(ASIC)、專(zhuān)用標準產(chǎn)品(ASSP)、醫療級分立元件、助聽(tīng)器數字信號處理(DSP)系統、定制的和半定制的超低功耗存儲器、為系統小型化的先進(jìn)封裝、附加代工服務(wù)等等，其開(kāi)發(fā)套件、軟件包、產(chǎn)品庫等保證完全合格和強固的開(kāi)發(fā)流程，產(chǎn)品使用壽命支持延長(cháng)的產(chǎn)品生命周期，數據可追蹤和保存，品質(zhì)獲ISO 13485醫療系統認證，且設立故障分析實(shí)驗室，可批量驗收測試。
安森美半導體的重點(diǎn)醫療細分市場(chǎng)涵蓋植體、聽(tīng)力健康和臨床及指定設備。
植體
植體應用主要包括除顫器及心臟起博器、神經(jīng)刺激器、可注射監測器和可吸入電子。安森美半導體為此類(lèi)應用提供ASIC、存儲器、分立元件、模塊及晶圓代工服務(wù)。
以植入式神經(jīng)刺激平臺為例，安森美半導體提供集成控制器、存儲器、數字、模擬和高壓的單芯片方案，使用多通道浪涌抑制器(TSS)進(jìn)一步顯著(zhù)減少分立元件數(通常將IC裸片數從3-4顆減少至1-2顆)，有助于減小電路板所占空間，簡(jiǎn)化設備制造和物流，降低成本和功耗，減少對系統/電路板的依賴(lài)，提升品質(zhì)，加快產(chǎn)品上市時(shí)間，降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險。
圖1：安森美半導體用于植入式神經(jīng)刺激平臺的單芯片方案
安森美半導體提供二極管、MOSFET、IGBT、電源穩壓器等標準分立元件用于醫療應用，并提供可定制的選擇配合醫療市場(chǎng)需要(表1)。
表1：安森美半導體提供可定制的選擇
安森美半導體可根據醫療應用的獨特需求提供定制的ASSP，如多通道瞬態(tài)浪涌抑制器可根據獨特的物理要求和電氣參數而定制，具備極快導通、最大浪涌電流大于12 A等關(guān)鍵特性；并提供引腳少、漏電流超低、存儲容量達8 Mb、實(shí)現超低功耗的SRAM、EEPROM和SRAM-Flash。
為實(shí)現更低成本、更高能效，安森美半導體還提供替代EEPROM、FRAM和標準SRAM的串行SRAM存儲器。并行SRAM通常需要3路控制輸入、15路地址輸入和8路數據I/O共26條線(xiàn)路，僅用于低功耗應用。而串行SRAM僅需共4條線(xiàn)路，且占位面積更小，引腳更少，功耗更低，可保存備份平均10年的數據，系統成本更低，非常適合用于心臟監測設備等小尺寸應用。
特別地，為配合特定要求的FDA III，安森美半導體提供醫療級標準元件用于植體或生命攸關(guān)的應用，并提供符合MIL-PRF-1950標準、認證的MIL-STD-750測試法、支持JAN/JANHC品質(zhì)水平、于國防后勤局(DLA)批準的生產(chǎn)線(xiàn)制造等軍工標準協(xié)議模式的高可靠性工藝流程。
助聽(tīng)器
根據佩戴位置的不同，助聽(tīng)器主要分為耳背式(Behind-The-Ear, BTE)和耳內式(In-The-Ear, ITE)。前者包括傳統BTE、微型BTE和耳道內置受話(huà)器(Receiver-In-Canal, RIC)，后者包括全、3/4、半耳腔式ITE、耳道內置(ITC)、深耳道(Completely-In-Canal, CIC)及耳道內不可見(jiàn)(Invisible-In-Canal, IIC)。
圖2：助聽(tīng)器主要類(lèi)型概覽
微型及“不可見(jiàn)”是助聽(tīng)器的一大趨勢：更小巧的RIC及新的IIC類(lèi)型更受歡迎，這要求半導體制造商轉移至65 nm或更小節點(diǎn)的工藝及微型化封裝技術(shù)；助聽(tīng)器的第二大趨勢是將添加無(wú)線(xiàn)通信及連接功能：當前采用2.4 GHz、900 MHz及帶藍牙繼電器器件的近場(chǎng)磁感應(NFMI)的技術(shù)，需要互操作性及先進(jìn)的封裝技術(shù)；第三，助聽(tīng)器將發(fā)展至更“智能”且完全自動(dòng)化：如音量控制及信號處理自動(dòng)適配聲音環(huán)境，令用戶(hù)更舒適，這要求為其增加處理功率及算法復雜度。助聽(tīng)器的發(fā)展趨勢產(chǎn)生功耗、尺寸、混合信號處理等方面的設計挑戰，如要求在1 V工作電壓時(shí)電流消耗小于1 mA，多芯片及芯片面積小于10 mm2，數字及模擬功能等等。
圖3：展示一個(gè)典型的助聽(tīng)器的組成及安森美半導體可提供的元件
安森美半導體提供完整系列的DSP系統，包括預適配RHYTHMTM系列、預配置RHYTHM™和AYRE™系列、以及Ezairo®系列。這些系列除了都含DSP、ADC、DAC、NVM等全面的助聽(tīng)器系統，還針對不同目標設計人員提供不同的配置以滿(mǎn)足他們不同的需求：Ezairo®系列的可編程IDE，適合有差異化算法的技術(shù)專(zhuān)家；預配置系列針對老客戶(hù)和具備中等聽(tīng)力學(xué)知識的人提供預載算法、配套的基礎架構工具(SoundDesigner, ARK)和參考設計；而預適配系列提供預載算法、配套手冊，并即將推出參考設計，有助于為新的助聽(tīng)器制造商和模擬助聽(tīng)器制造商解決其設計挑戰。
在為助聽(tīng)器廠(chǎng)商解決空間受限的要求方面，安森美半導體擁有超過(guò)40年的經(jīng)驗，主要采用先進(jìn)的2.5D和3D超小型系統級封裝(SiP)，即在同一封裝將不同的硅芯片和分立元件連接在一起，通過(guò)縮減信號距離大大節省空間并提升電氣性能。SiP是定制的封裝開(kāi)發(fā)和制造服務(wù)，為注重尺寸、性能和系統集成度的醫療應用而設計。
安森美半導體將推出新的采用SiP的集成2.4 GHz無(wú)線(xiàn)模塊的方案，尺寸僅為7.39 × 3.94 × 1.4 mm，其關(guān)鍵特性包括：集成完全可編程的多核音頻處理器、適配器可通過(guò)線(xiàn)性接口連接至任何音頻源(TV, HiFi)從而提供遠程麥克風(fēng)適配器的立體聲流、使用手機的標準配置文件如“FindMe”、“電話(huà)警報配置文件”等進(jìn)行控制、音量和程序可通過(guò)手機控制改變等等。
定制醫療ASIC
醫療設備設計人員一般面臨以下設計挑戰：
*低能耗：電池供電的醫療設備對電池使用時(shí)間要求較高，而標準分立元件可能消耗太大電流，無(wú)法提供令人滿(mǎn)意的產(chǎn)品使用時(shí)間；*小尺寸：通常要求小巧以提供離散性和舒適度，而使用標準分立元件會(huì )令外形因數太大；*高壓：傳感器可能要求高壓偏置，同時(shí)產(chǎn)生極低電平的信號，當使用分立元件來(lái)處理高壓及低壓時(shí)，傳感器接口電路通常太過(guò)復雜；*低噪聲：專(zhuān)用人體傳感器捕獲到的信號極微弱，漏電流或其它不想要的電流將壓過(guò)傳感器產(chǎn)生的信號；*長(cháng)產(chǎn)品生命周期：可能超過(guò)10年，而許多標準元件在醫療設備生產(chǎn)結束前已被淘汰；*低BOM成本：采用分立元件設計的系統元件數量多，成本降不下來(lái)。
采用定制的ASIC方案可提供能耗優(yōu)勢、以高集成度提供尺寸優(yōu)勢、能集成高壓及低壓電路、提供高度的信號通道隔離及低噪聲、配合長(cháng)產(chǎn)品生命周期、提供集成方案從而降低系統成本，幫助設計人員解決他們的獨特設計挑戰。
安森美半導體具備豐富的高性能、低能耗ASICIP陣容，并可提供系統級方案，如為免提操作的低功耗聲音觸發(fā)功能。在中國，安森美半導體已積累成功的醫療ASIC案例. 如自2007以來(lái)，安森美半導體已為邁瑞開(kāi)發(fā)定制病人監測ASIC，用于多通道心電圖、心率及呼吸監視儀、血氧飽和度等多種病人監測設備，實(shí)現比分立標準產(chǎn)品方案更低的能耗并降低總體BOM成本。邁瑞后續還將發(fā)布更多使用這ASIC的產(chǎn)品。
圖4：安森美半導體高性能、低能耗ASICIP陣容
Struix是安森美半導體推出的半定制組合方案，由定制的和標準的ASSP元件組成，即根據客戶(hù)的專(zhuān)有規格而定制的一個(gè)模擬傳感器接口或一個(gè)驅動(dòng)器，和一個(gè)采用ARM® Cortex®-M3內核 (ULPMC10)的超低功耗唯數字微控制器芯片�！癝truix”是“stacked”t疊在一起)的拉丁語(yǔ)形式，它將定制的芯片和標準芯片疊在一個(gè)封裝中以提供微型的、高能效的半導體方案，提供比標準元件更多的定制，比完整的系統級芯片(SoC)方案縮短設計時(shí)間并降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險及相關(guān)成本，適用于血糖監測、透皮給藥、便攜式及定點(diǎn)護理(PoC)病人監控等微型醫療設備。圖5是基于Struix的產(chǎn)品示例，這堆疊微型封裝充分利用硅集成及模塊化，集成度高，易于設計，還進(jìn)一步增強了設計靈活性，因為ULPMC10微控制器可采用安森美半導體未來(lái)的微控制器輕易升級，無(wú)須替換模擬前端。
圖5：安森美半導體Struix產(chǎn)品示例
結語(yǔ)
受市場(chǎng)動(dòng)力、人口趨勢、政府政策、醫療行業(yè)結構及增長(cháng)等綜合因素的推動(dòng)，中國醫療設備行業(yè)頗具發(fā)展前景。醫療設備制造商要想走在市場(chǎng)前沿需采用高能效的半導體方案進(jìn)行創(chuàng )新開(kāi)發(fā)。在可穿戴醫療逐漸興起的趨勢下，醫療半導體向更高集成度、小型化、更高能效方向邁進(jìn)。作為高能效創(chuàng )新的供應商，安森美半導體因應市場(chǎng)趨勢，提供完整的醫療半導體產(chǎn)品和服務(wù)、豐富的專(zhuān)長(cháng)和經(jīng)驗，并承諾產(chǎn)品和方案具備滿(mǎn)足醫療市場(chǎng)嚴格要求的高品質(zhì)和高可靠性，助醫療技術(shù)開(kāi)發(fā)者解決他們獨特的設計挑戰。 |
