芯片是醫(yī)療設(shè)備不可或缺的組成部分
隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步,人們對醫(yī)療健康、生活質(zhì)量、疾病護理等方面的要求越來越高。同時,依托于高新領(lǐng)域電子技術(shù)的各種治療和監(jiān)護手段越來越先進,也使得醫(yī)療電子產(chǎn)品突破了以往觀念的約束和限制,在智能化、微型化和實用化等方面得到了長足發(fā)展。
集成電路技術(shù)在醫(yī)療電子領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用非常廣闊且多樣化,大致可分為醫(yī)學(xué)影像、醫(yī)療儀器、消費型醫(yī)療設(shè)備、診斷及患者監(jiān)護與治療設(shè)備四種不同的應(yīng)用類型,基本涵蓋了集成電路在醫(yī)療電子領(lǐng)域的各種應(yīng)用。特別是消費型醫(yī)療設(shè)備尤其需要通過先進的集成電路技術(shù)來達(dá)到智能化、小型化、低功耗、高分辨率等目標(biāo)。
醫(yī)療行業(yè)對芯片的需求主要體現(xiàn)在醫(yī)療人工智能的研究。在醫(yī)療人工智能領(lǐng)域使用芯片進行數(shù)據(jù)運算的場景主要有兩種,一種是在實驗室模型訓(xùn)練的過程中,利用芯片進行數(shù)據(jù)的計算,AI產(chǎn)品迭代;另一種是產(chǎn)品研發(fā)出來以后,將芯片嵌入影像工作站或者醫(yī)療器械設(shè)備。
在模型訓(xùn)練階段,目前主要的AI加速芯片有四種:CPU、GPU、FPGA、ASIC(谷歌TPU)。其中GPU是應(yīng)用最廣泛的通用芯片,主要得益于英偉達(dá)的大力推廣、高效率且價格合適。CPU的效率太低,而ASIC和FPGA屬于定制和半定制芯片,雖然效率高,但需求少導(dǎo)致產(chǎn)能低、價格高。各公司在模型訓(xùn)練階段用得較多的是通用芯片。在這個過程中,會通過英偉達(dá)GPU、英特爾CPU以及其他公司的FPGA進行。
醫(yī)療AI產(chǎn)品的落地對芯片同樣有著很強的依賴度。其主要體現(xiàn)在兩個方面:其一,云化方案,將產(chǎn)品放在云端為客戶提供醫(yī)療服務(wù),可以降低成本,但是實時性略顯不足;其二,將AI算法以及軟件系統(tǒng)集成到定制芯片中,將定制芯片裝入醫(yī)療器械,以此降低功耗、保證系統(tǒng)性能、減小設(shè)備體積。
芯片是醫(yī)療設(shè)備不可或缺的組成部分,目前,醫(yī)療設(shè)備正越來越多地適應(yīng)各種半導(dǎo)體技術(shù),以在更小的外形尺寸中提供新的功能和能力。其中,汽車制造商和高科技制造商使用的第二代和第三代芯片是醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的主要需求。疫情期間,醫(yī)療檢測設(shè)備短缺,半導(dǎo)體企業(yè)訂單短期迎來爆發(fā),主要包括紅外體溫檢測儀、呼吸機、制氧機等產(chǎn)品,在醫(yī)療芯片領(lǐng)域,相關(guān)的半導(dǎo)體企業(yè)甚至受益較大。熱像儀或非接觸式額頭紅外溫度計是兩種常用的方式,這些設(shè)備也依靠傳感器和模擬芯片等半導(dǎo)體將溫度等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字讀數(shù)。但是,2021年的“芯片荒”,直接促使了醫(yī)療行業(yè)競爭芯片資源,加劇了醫(yī)療芯片的短缺。
通過人工智能的應(yīng)用,健康管理服務(wù)也取得了突破性的發(fā)展,尤其以運動、心律、睡眠等檢測為主的移動醫(yī)療設(shè)備發(fā)展較快。通過智能設(shè)備進行身體檢測,血壓、心電、脂肪率等多項健康指標(biāo)便能快速檢測出來,將采集健康數(shù)據(jù)上傳到云數(shù)據(jù)庫形成個人健康檔案,并通過數(shù)據(jù)分析建立個性化健康管理方案。同時通過了解用戶個人生活習(xí)慣,經(jīng)過AI技術(shù)進行數(shù)據(jù)處理,對用戶整體狀態(tài)給予評估,并建議個性化健康管理方案,輔助健康管理人員幫助用戶規(guī)劃日常健康安排,進行健康干預(yù)等。依托可穿戴設(shè)備和智能健康終端,持續(xù)監(jiān)測用戶生命體征,提前預(yù)測險情并處理。
醫(yī)療器械與中國“芯”到底能摩擦出什么樣的火花,我們還不得而知,但隨著中國芯片制造產(chǎn)品線日益豐富,其與國際巨頭的差距正在一步步拉近,“芯”戰(zhàn)役中埋藏的不再僅僅是萬億市場的金礦,還有國家科技力量的尊嚴(yán),以及每個人息息相關(guān)的生命健康與安全?;蛟S,我們已然沒有退路,唯有吟嘯前行。