超低噪聲混合信號芯片 助力醫(yī)療CT性能顯著提升

2012年11月14日，奧地利微電子宣布開始供應(yīng)新款高集成ASIC，在較低的X射線劑量下，幫助西門子新型計算機(jī)斷層掃描(CT)光探測器模塊提供更高分辨率的圖像。奧地利微電子公司是全球領(lǐng)先的高性能模擬IC和傳感器解決方案的設(shè)計者及制造商，專為消費(fèi)通信、醫(yī)療電子、汽車應(yīng)用行業(yè)服務(wù)。

作為西門子新型Stellar CT光探測器模塊的組成部分，奧地利微電子的ASIC可捕捉并數(shù)字化病人身體的圖像。它在一個層疊骰子型(3D集成式)配置結(jié)構(gòu)內(nèi)，將一個高分辨率光電二極管同一個低噪聲模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)整合在了一起。

新型ASIC是奧地利微電子和西門子的合作成果，這項(xiàng)合作開始于2005年，旨在根據(jù)腫瘤學(xué)家和其他醫(yī)療專業(yè)人員的需求，生產(chǎn)新一代光探測器模塊，并從根本上提升性能。

醫(yī)療專業(yè)人員對新型CT設(shè)備有兩項(xiàng)關(guān)鍵要求：

· 更高分辨率的圖像，對病人狀況實(shí)現(xiàn)更精確的診斷

· 更低的X射線劑量，在病人接受掃描時降低其健康風(fēng)險

該ASIC產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了模擬傳感器的性能突破，大幅降低了光電二極管和ADC之間敏感模擬信號的噪聲。為了實(shí)現(xiàn)如此顯著的性能提升，這項(xiàng)ASIC開發(fā)項(xiàng)目借鑒了奧地利微電子產(chǎn)品的眾多性能。其中包括：

· 獨(dú)有的奧地利微電子知識產(chǎn)權(quán)(IP)。創(chuàng)新型兩級ADC消除了在許多ADC工作過程中所需的間隔時間，因此能夠采樣完整的輸入信號。這可以實(shí)現(xiàn)最大化的線性輸出。

· 精密的增益和偏移校正，可以由廣泛的動態(tài)光學(xué)輸入產(chǎn)生高精準(zhǔn)輸出。

· 對晶體管特性進(jìn)行微調(diào)來實(shí)現(xiàn)最小噪聲。該ASIC硬模由位于奧地利格拉茨的奧地利微電子晶圓工廠生產(chǎn)，公司專業(yè)的生產(chǎn)流程為該產(chǎn)品的電路設(shè)計帶來諸多幫助。

· 通過應(yīng)用新制造工藝來實(shí)現(xiàn)混合信號產(chǎn)品的3D集成。奧地利微電子采用層疊骰子式技術(shù)，集成了光探測器和ADC，用一個250µm硅通孔來取代上一代探測器模塊中從傳感器到ADC的板級長軌道。這可以幫助西門子減小噪聲和串?dāng)_對敏感模擬信號的影響。

奧地利微電子ASIC在線性、降低噪聲和速度方面都得到了顯著提高，新型Stellar光探測器相較于它所替代的前代產(chǎn)品，性能上得到顯著改善。

· 同傳統(tǒng)探測器相比，低劑量掃描中的噪聲降低了20%

· 圖片分辨率達(dá)到0.5mm，比傳統(tǒng)探測器改善了0.3mm

· 動態(tài)范圍擴(kuò)展，支持低劑量掃描的更廣泛應(yīng)用

· 標(biāo)準(zhǔn)功耗從1,000W降低至300W。

這也減少了廢熱生成，進(jìn)一步提升了信號質(zhì)量和圖像分辨率。

西門子醫(yī)療業(yè)務(wù)部表示，在Stellar探測器中“針對CT應(yīng)用，西門子首創(chuàng)了在專用集成電路(ASIC)中集成光電二極管和ADC，從而縮短了信號路徑。該新型ASIC的功耗降低了85%，散熱更少，進(jìn)一步減小了電子噪聲。”

奧地利微電子工業(yè)醫(yī)療部市場總監(jiān)Michael Leitner稱：“性能實(shí)現(xiàn)突破的新型ASIC的成功交付需要與客戶的緊密合作和溝通。奧地利微電子于2005年開始與西門子合作，共同研究Stellar探測器項(xiàng)目。我們對高端醫(yī)療應(yīng)用要求及西門子具體需求的理解，共同促成了ASIC的成功交付。奧地利微電子的這款應(yīng)用于Stellar探測器的新品目前正在出貨。”