用于中國(guó)消費(fèi)類(lèi)醫(yī)療設(shè)備的先進(jìn)半導(dǎo)體方案
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中國(guó)醫(yī)療設(shè)備及醫(yī)療半導(dǎo)體趨勢(shì)
多種因素將綜合推動(dòng)中國(guó)醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)增長(zhǎng)：首先是人口老齡化，到2030年，中國(guó)60歲以上人口所占百分比將從2010年的12.3％增加至24.4％，到2050年更估計(jì)增加到33.9%；而且人們的預(yù)期壽命將更長(zhǎng)，心臟病、糖尿病、哮喘的發(fā)病率增高；還有中產(chǎn)階級(jí)群體擴(kuò)大，以及醫(yī)療支出增多、健康保險(xiǎn)改革等等。
而從醫(yī)療設(shè)備來(lái)看，中國(guó)本土的醫(yī)療設(shè)備研發(fā)增多，且本土制造商極力提供成本低于外國(guó)競(jìng)爭(zhēng)者的產(chǎn)品。面向中國(guó)市場(chǎng)的醫(yī)療設(shè)備也在不斷追求提高可靠性、準(zhǔn)確度和精密度、易用性及便攜性。相應(yīng)地，用于醫(yī)療設(shè)備的醫(yī)療半導(dǎo)體正走向更高集成度、小型化、高能效，也使消費(fèi)類(lèi)健康設(shè)備轉(zhuǎn)向采用標(biāo)準(zhǔn)元器件。
安森美半導(dǎo)體用于消費(fèi)者健康醫(yī)療設(shè)備的半導(dǎo)體方案
半導(dǎo)體技術(shù)在醫(yī)療設(shè)備創(chuàng)新領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。安森美半導(dǎo)體擁有深刻理解醫(yī)療市場(chǎng)質(zhì)量、可靠性及長(zhǎng)久性要求的資深工程團(tuán)隊(duì)，并具有全球制造及物流能力，以高性能的硅方案幫助醫(yī)療設(shè)備開(kāi)發(fā)人員解決他們獨(dú)特的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。
安森美半導(dǎo)體的醫(yī)療半導(dǎo)體產(chǎn)品涵蓋植體及臨床保健、消費(fèi)者健康和聽(tīng)力健康等關(guān)鍵醫(yī)療分類(lèi)市場(chǎng)。本文重點(diǎn)圍繞消費(fèi)者健康應(yīng)用，探討安森美半導(dǎo)體的高精度、高可靠性及低能耗方案。
1) 用于血糖儀等便攜式醫(yī)療設(shè)備的Q32M210 32位混合信號(hào)MCU方案
關(guān)于中國(guó)糖尿病現(xiàn)狀的案例研究表明，由于生活方式及飲食結(jié)構(gòu)變化、西式飲食模式影響、缺少運(yùn)動(dòng)，以及農(nóng)業(yè)國(guó)家轉(zhuǎn)向工業(yè)化國(guó)家的進(jìn)程、更多寫(xiě)字樓工作崗位等，也使中國(guó)的糖尿病呈上升趨勢(shì)。更多人需要用血糖儀自己進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便作變化趨勢(shì)分析及與醫(yī)生溝通，推動(dòng)了血糖儀(BGM)的使用和銷(xiāo)售。
安森美半導(dǎo)體提供應(yīng)用于血糖儀等便攜檢測(cè)設(shè)備的精密混合信號(hào)微控制器(MCU) Q32M210。這個(gè)器件是專(zhuān)為高精度設(shè)計(jì)的模擬前端，其關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是采用16位低噪聲模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)ARM Cortex-M3處理器；低泄漏電流及低動(dòng)態(tài)功率可實(shí)現(xiàn)超低能耗工作(待機(jī)電流< 26 μA，休眠電流 ~750 nA)，延長(zhǎng)電池使用時(shí)間；關(guān)鍵板載功能包括存儲(chǔ)器、集成帶錯(cuò)誤校正控制(ECC)功能的閃存以確保閃存的高可靠性、和片上USB支持，經(jīng)過(guò)優(yōu)化的高集成度可降低物料單(BOM)開(kāi)銷(xiāo)；可配置前端，OEM可將其用于多種產(chǎn)品，包括血糖儀、心率監(jiān)測(cè)儀和健康監(jiān)測(cè)設(shè)備等。
圖1：提供超低能耗、精密混合信號(hào)處理及高可靠性的Q32M210 32位MCU框圖
Q32M210采用更精密的血糖等級(jí)計(jì)算，除了延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，在需要換電池之前進(jìn)行更多的血糖測(cè)試，還可降低系統(tǒng)復(fù)雜度，減小外部元器件需求，支持更小外形因數(shù)的PCB設(shè)計(jì)及尺寸更小的血糖儀，而減少外部元器件數(shù)量也降低了系統(tǒng)成本。
在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面，Q32M210具有很好的靈活性，可通過(guò)軟件配置的模擬前端及數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)實(shí)現(xiàn)可編程增益放大器、可配置采樣率，還有三個(gè)10位DAC及集成低導(dǎo)通阻抗開(kāi)關(guān)。該器件可以定制，不需要新的外部電路來(lái)匹配新的試紙類(lèi)型，兼容寬范圍傳感器類(lèi)型?，F(xiàn)有Cortex-M3應(yīng)用可以輕易移植到Q32M210，簡(jiǎn)化了軟件開(kāi)發(fā)。易于集成、標(biāo)準(zhǔn)化及連接也充分體現(xiàn)了設(shè)計(jì)靈活性；開(kāi)發(fā)支持包括評(píng)估及開(kāi)發(fā)套件(EDK)、固件庫(kù)、代碼范例。
從Q32M210應(yīng)用示例可以看出，傳統(tǒng)架構(gòu)血糖儀雖精確、簡(jiǎn)單，但不靈活，總體半導(dǎo)體BOM成本約為5.75美元（以批量500萬(wàn)片計(jì)，下同）；而優(yōu)化架構(gòu)的血糖儀具有極精確和強(qiáng)固特性，還可重新配置(支持先進(jìn)的指示器開(kāi)發(fā))，總體半導(dǎo)體BOM成本約為4.50美元。
圖2：傳統(tǒng)架構(gòu)(左)與優(yōu)化架構(gòu)(右)的血糖儀對(duì)比，綠色部分可采用安森美半導(dǎo)體的器件
2) 用于助聽(tīng)器的DSP系統(tǒng)方案
2012年全球預(yù)計(jì)銷(xiāo)售近1200萬(wàn)部助聽(tīng)器，推動(dòng)力來(lái)自于人口老齡化、更長(zhǎng)預(yù)期壽命、更低出生率；新興市場(chǎng)(中國(guó)、印度、巴西及東歐)收入上升；過(guò)渡噪聲、糖尿病、耳毒性(某些處方藥副作用)等疾病所致的聽(tīng)力減退病例蔓延。
關(guān)于中國(guó)聽(tīng)力健康現(xiàn)狀的案例研究顯示，中國(guó)有超過(guò)1,000萬(wàn)成人患有聽(tīng)力減退，聽(tīng)力減退者中估計(jì)僅1%使用助聽(tīng)器(歐洲為16%，美國(guó)為25%)。美國(guó)的研究顯示，由于受到過(guò)度噪音的影響，6至19歲兒童及青少年中有12.5%存在永久性聽(tīng)力上損害，中國(guó)城市地區(qū)的研究顯示出類(lèi)似結(jié)果。
助聽(tīng)器主要分耳背式(Behind The Ear, BTE)和耳內(nèi)式(In the Ear, ITE)，適合不同年齡和不同需要的患者配戴。前者有傳統(tǒng)BTE，微型BTE和耳道內(nèi)置受話器(Receiver In Canal, RIC)；而后者有全、3/4、半耳腔式ITE，耳道內(nèi)置，深耳道(Completely In the Canal, CIC)及耳道內(nèi)不可見(jiàn)(Invisible In Canal, IIC)等類(lèi)型。其趨勢(shì)有三：其一是分立及“不可見(jiàn)”，更小巧的耳道內(nèi)置受話器(RIE)及新的耳道內(nèi)不可見(jiàn)(IIC)類(lèi)型在美國(guó)“嬰兒潮”一代開(kāi)始采用助聽(tīng)器時(shí)更受歡迎；其二是無(wú)線通信及連接：當(dāng)前技術(shù)為2.4 GHz、900 MHz及帶藍(lán)牙繼電器的近場(chǎng)磁感應(yīng)(NFMI)；其三是完全自動(dòng)化及“智能”，音量控制及信號(hào)處理自動(dòng)適配聲音環(huán)境，因而更有效，令用戶更方便。滿足這些趨勢(shì)分別需要轉(zhuǎn)移至65 nm或更小節(jié)點(diǎn)工藝及微型化封裝技術(shù)；需要互操作性及先進(jìn)的封裝技術(shù)；增加處理功率及算法復(fù)雜度。隨之而來(lái)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是功耗約1 V工作電壓時(shí)的電流消耗、多芯片及芯片面積要小于10mm2、采用混合信號(hào)技術(shù)。 [!--empirenews.page--]
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