定制醫(yī)療ASIC以低功耗和小型化受歡迎
—— 定制醫(yī)療ASIC方案以低功耗和小型化收到受歡迎
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圖1 佩戴式血糖儀
目前，中國醫(yī)療設(shè)備市場正持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，但市場分散，由少數(shù)大型醫(yī)療設(shè)備公司主導(dǎo)，同時也有為數(shù)眾多的較小型公司開發(fā)創(chuàng)新的醫(yī)療方案。
另外，從技術(shù)上，中國消費者醫(yī)療設(shè)備趨向增加“智能”及數(shù)據(jù)存儲能力，便攜性也更強，同時無線/連接型醫(yī)療設(shè)備也有利于實現(xiàn)方便的長期病人監(jiān)測，最新的人體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)也在不斷興起。
因此，多種因素導(dǎo)致醫(yī)療設(shè)備需要定制ASIC而非標準分立元件方案。首先是低能耗。電池供電的醫(yī)療設(shè)備要求更長的使用時間。采用標準分立元件可能消耗太大電流，無法提供令人滿意的產(chǎn)品使用時間。相比較而言，ASIC方案提供低能耗優(yōu)勢。
其次是小尺寸。醫(yī)療設(shè)備通常要求小巧，以提供離散性和舒適度。使用標準元件可能令外形因數(shù)過大，而ASIC方案以高集成度提供小尺寸優(yōu)勢。
其三為高壓。醫(yī)療應(yīng)用的傳感器可能要求高壓偏置，同時產(chǎn)生極低電平的信號。使用分立元件來處理高壓及低壓時，傳感器接口電路通常太復(fù)雜且太大；而ASIC方案能集成高壓及低壓電路。
四為低噪聲。醫(yī)療應(yīng)用的專用人體傳感器捕獲到的信號極為微弱，應(yīng)當提供低噪聲環(huán)境。使用標準分立元件時，漏電流或其它不想要的電流將壓過傳感器產(chǎn)生的信號；而ASIC方案提供高度的信號通道隔離及低噪聲。
其五，長產(chǎn)品生命周期。醫(yī)療設(shè)備的產(chǎn)品生命周期可能超過10年，許多標準元件在醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)行結(jié)束前已被淘汰，而像安森美半導(dǎo)體這樣的聲譽好的ASIC供應(yīng)商能夠配合長醫(yī)療產(chǎn)品生命周期。
其六，低物料單(BOM)成本。采用分立元件設(shè)計的系統(tǒng)如果元件數(shù)量太多，則成本會高；ASIC提供集成方案，降低系統(tǒng)成本。
據(jù)安森美的消費者健康產(chǎn)品線高級經(jīng)理Jakob Nielsen介紹，以連續(xù)血糖監(jiān)測(CGM)應(yīng)用為例，許多糖尿病患者使用CGM來連續(xù)監(jiān)測血糖水平。在這種應(yīng)用中，傳感器產(chǎn)生的信號為pA級。由于漏電流的緣故，使用分立方案可能無法采集到傳感器產(chǎn)生的信號。這種應(yīng)用要求大于2 kV的ESD保護，且無漏電流影響，而使用標準ESD保護機制無法實現(xiàn)。此外，傳感器尺寸必須極小，而分立方案可能尺寸太大。不僅如此，這類應(yīng)用要求電池最少能用6個月，而分立方案的電流消耗可能太大，縮短產(chǎn)品生命周期。
圖2 安森美應(yīng)用專有半導(dǎo)體工藝及創(chuàng)新IP設(shè)計克服血糖傳感器接口挑戰(zhàn)
Jakob Nielsen稱，該醫(yī)療定制ASIC僅是安森美豐富醫(yī)療定制ASIC陣容的其中一例。安森美當前除了提供CGM應(yīng)用的ASIC，還提供用于血氣分析儀、心電圖(ECG)病人監(jiān)測系統(tǒng)、關(guān)鍵指標監(jiān)測、心率監(jiān)測儀、脈搏血氧儀及自動體外除顫儀(AED)等應(yīng)用的定制ASIC。這類醫(yī)療應(yīng)用的客戶面臨多種挑戰(zhàn)，如需要更低功率及更小尺寸，要求用于專有傳感器的接口，但專有傳感器的接口需求通常不能以標準元件來滿足。安森美則提供尺寸、功率及成本均令客戶滿意的定制ASIC方案，還提供標準ARM內(nèi)核，且提供模塊化服務(wù)及完整方案。
在中國，安森美也已積累了成功的醫(yī)療ASIC案例，其中包括為邁瑞開發(fā)定制ASIC，用于多種病人監(jiān)測設(shè)備，如多通道心電圖儀、心率及呼吸監(jiān)視儀、血氧飽和度(SpO2)儀等。邁瑞后續(xù)還將發(fā)布更多采用這ASIC的產(chǎn)品。
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