安森美半導(dǎo)體的醫(yī)療可穿戴應(yīng)用方案
中國(guó)人口老齡化進(jìn)程正持續(xù)加快中:據(jù)聯(lián)合國(guó) 2010 年的世界人口展望,2010 年中國(guó) 60 歲以上人口所占百分比為 12.3%,預(yù)計(jì)到 2030 年將增至 24.4%,到 2050 年甚至將達(dá) 33.9%。同時(shí),隨著人們生活水準(zhǔn)的提高,預(yù)期壽命越來越長(zhǎng),將會(huì)更加注重醫(yī)療及保健,門診、家中保健將越來越普遍。而且,人口老齡化或許將催生更高的心臟病、糖尿病、氣喘的發(fā)病率,再加上中國(guó)政府計(jì)劃實(shí)現(xiàn)全民醫(yī)保等,中國(guó)的醫(yī)療設(shè)備行業(yè)將會(huì)持續(xù)發(fā)展。
目前中國(guó)醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)分散,且僅由少數(shù)大型醫(yī)療設(shè)備公司如邁瑞、金科威、歐姆龍等主導(dǎo),市場(chǎng)潛力極大,眾多小型公司也瞄準(zhǔn)此一市場(chǎng),爭(zhēng)相開發(fā)創(chuàng)新的醫(yī)療方案。故醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)包括增加“智能”及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能、可攜性、無線 / 連接型方案、人體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)等。而醫(yī)療半導(dǎo)體無疑在醫(yī)療設(shè)備、方案的創(chuàng)新中發(fā)揮著主導(dǎo)作用,朝向更高整合度、小型化、高效能發(fā)展,同時(shí)使消費(fèi)類醫(yī)療設(shè)備轉(zhuǎn)向采用標(biāo)準(zhǔn)元件并嵌入無線功能。
安森美半導(dǎo)體將矽引入生活
安森美半導(dǎo)體以高性能矽方案幫助醫(yī)療技術(shù)開發(fā)者解決他們獨(dú)特的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。作為健康聯(lián)盟的積極成員,安森美半導(dǎo)體高技能的系統(tǒng)架構(gòu)師、設(shè)計(jì)、封裝和測(cè)試工程師,具備豐富的知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)陣容,擁有世界級(jí)工廠,憑藉超過 30 年的訂制矽經(jīng)驗(yàn),提供全面的產(chǎn)品陣容和服務(wù),包括:訂制的混合訊號(hào)專用集成電路(ASIC)、專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)、醫(yī)療級(jí)分立元件、助聽器數(shù)字訊號(hào)處理(DSP)系統(tǒng)、訂制的和半訂制的超低功耗內(nèi)存、為系統(tǒng)小型化的先進(jìn)封裝、附加代工服務(wù)等,其開發(fā)套件、軟件包、產(chǎn)品庫(kù)等保證完全合格和穩(wěn)定的開發(fā)流程,產(chǎn)品使用壽命支持延長(zhǎng)的產(chǎn)品生命周期,數(shù)據(jù)可追蹤和保存,品質(zhì)獲 ISO 13485 醫(yī)療系統(tǒng)認(rèn)證,且設(shè)立故障分析實(shí)驗(yàn)室,可批量驗(yàn)收測(cè)試。
安森美半導(dǎo)體的重點(diǎn)醫(yī)療細(xì)分市場(chǎng)涵蓋植體、聽力健康和臨床及指定設(shè)備。
植體
植體應(yīng)用主要包括除顫器及心臟起博器、神經(jīng)刺激器、可注射監(jiān)測(cè)器和可吸入電子設(shè)備。安森美半導(dǎo)體為此類應(yīng)用提供 ASIC、內(nèi)存、分立元件、模組及晶圓代工服務(wù)。
以植入式神經(jīng)刺激平臺(tái)為例,安森美半導(dǎo)體提供整合控制器、內(nèi)存、數(shù)字、類比和高壓的單芯片方案,使用多通道突波抑制器(TSS)進(jìn)一步顯著減少分立元件數(shù)(通常將 IC 裸片數(shù)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(shè)備制造和物流,降低成本和功耗,減少對(duì)系統(tǒng)、電路板的依賴,提升品質(zhì),加快產(chǎn)品上市時(shí)間,降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。
▲ 安森美半導(dǎo)體用于植入式神經(jīng)刺激平臺(tái)的單芯片方案。
安森美半導(dǎo)體提供二極體、MOSFET、IGBT、電源穩(wěn)壓器等標(biāo)準(zhǔn)分立元件用于醫(yī)療應(yīng)用,并配合醫(yī)療市場(chǎng)需要提供可訂制的選擇 。
▲ 安森美半導(dǎo)體提供的可訂制選擇。
安森美半導(dǎo)體可根據(jù)醫(yī)療應(yīng)用的獨(dú)特需求提供訂制的 ASSP,如多通道瞬時(shí)突波抑制器可根據(jù)獨(dú)特的物理需求和電子參數(shù)而訂制,具備極快導(dǎo)通、最大沖擊電流大于 12A 等關(guān)鍵功能;并提供引腳少、超低漏電流、儲(chǔ)存容量達(dá) 8 Mb、實(shí)現(xiàn)超低功耗的 SRAM、EEPROM 和 SRAM-Flash。
為實(shí)現(xiàn)更低成本及更高效能等需求,安森美半導(dǎo)體還提供替代 EEPROM、FRAM 和標(biāo)準(zhǔn) SRAM 的串行 SRAM 內(nèi)存。并行 SRAM 通常需要 3 路控制輸入、15 路地址輸入和 8 路數(shù)據(jù) I/O 共 26 條線路,僅用于低功耗應(yīng)用。而串行 SRAM 僅需共 4 條線路,且占位面積更小,引腳更少,功耗更低,可保存?zhèn)浞萜骄?10 年的數(shù)據(jù),系統(tǒng)成本更低,非常適合用于心臟監(jiān)測(cè)設(shè)備等小尺寸應(yīng)用。
特別的是,為配合特定要求的 FDA III,安森美半導(dǎo)體提供醫(yī)療級(jí)標(biāo)準(zhǔn)元件用于植體或生命攸關(guān)的應(yīng)用,并提供符合 MIL-PRF-1950 標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證的 MIL-STD-750 測(cè)試法、支持 JAN / JANHC 品質(zhì)水準(zhǔn)、于國(guó)防后勤局(DLA)批準(zhǔn)的生產(chǎn)線制造等軍工標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議模式的高可靠性工藝流程。
助聽器
根據(jù)佩戴位置的不同,助聽器主要分為耳背式(Behind-The-Ear,BTE)和耳內(nèi)式(In-The-Ear,ITE)。前者包括傳統(tǒng) BTE、微型 BTE 和耳道內(nèi)置受話器(Receiver-In-Canal,RIC),后者包括全、3/4、半耳腔式 ITE、耳道內(nèi)置(ITC)、深耳道(Completely-In-Canal,CIC)及耳道內(nèi)不可見(Invisible-In- Canal,IIC)。
▲ 助聽器主要類型概覽。
微型及“不可見”是助聽器的一大趨勢(shì),更小巧的 RIC 及新的 IIC 類型更受歡迎,其要求半導(dǎo)體制造商轉(zhuǎn)移至 65 nm 或更小節(jié)點(diǎn)的工藝及微型化封裝技術(shù);助聽器的第二大趨勢(shì)是將添加無線通訊及連接功能,當(dāng)前采用 2.4 GHz、900 MHz 及附藍(lán)牙繼電器元件的近場(chǎng)磁感應(yīng)(NFMI)的技術(shù),需要互操作性及先進(jìn)的封裝技術(shù);第三,助聽器將發(fā)展至更“智能”且完全自動(dòng)化;如音量控制及訊號(hào)處理自動(dòng)適配聲音環(huán)境,令用戶更舒適,這要求為其帶來更復(fù)雜的功率處理及演算法。助聽器的發(fā)展趨勢(shì)產(chǎn)生功耗、尺寸、混合訊號(hào)處理等方面的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),如要求在 1 V 工作電壓時(shí)電流消耗小于 1 mA,多晶片及芯片面積小于 10 mm2,數(shù)字及類比功能等。
▲ 展示一個(gè)典型的助聽器的組成及安森美半導(dǎo)體可提供的元件。
安森美半導(dǎo)體提供完整系列的 DSP 系統(tǒng),包括預(yù)適配 RHYTHMTM 系列、預(yù)配置 RHYTHM? 和 AYRE 系列、以及 Ezairo? 系列。這些系列除了都含 DSP、ADC、DAC、NVM 等全面的助聽器系統(tǒng),還針對(duì)不同目標(biāo)設(shè)計(jì)人員提供不同的配置以滿足他們不同的需求:Ezairo? 系列的可編程 IDE,適合有差異化演算法的技術(shù)專家;預(yù)配置系列針對(duì)老客戶和具備中等聽力學(xué)知識(shí)的人提供預(yù)載演算法、配套的基礎(chǔ)架構(gòu)工具(SoundDesigner,ARK)和參考設(shè)計(jì);而預(yù)適配系列提供預(yù)載演算法、配套手冊(cè),并即將推出參考設(shè)計(jì),有助于為新的助聽器制造商和類比助聽器制造商解決其設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。
在為助聽器廠商解決空間受限的要求方面,安森美半導(dǎo)體擁有超過 40 年的經(jīng)驗(yàn),主要采用先進(jìn)的 2.5D 和 3D 超小型系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP),即在同一封裝將不同的矽芯片和分立元件連接在一起,透過縮減訊號(hào)距離大大節(jié)省空間并提升電氣性能。SiP 是訂制的封裝開發(fā)和制造服務(wù),為注重尺寸、性能和系統(tǒng)整合度的醫(yī)療應(yīng)用而設(shè)計(jì)。
安森美半導(dǎo)體將推出新的采用 SiP 的整合 2.4 GHz 無線模組的方案,尺寸僅為 7.39 &TImes; 3.94 &TImes; 1.4 mm,其關(guān)鍵功能包括:整合完全可編程的多核音頻處理器、適配器可透過線性界面連接至任何音頻源(TV,HiFi)從而提供遠(yuǎn)程麥克風(fēng)適配器的身歷聲流、使用手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置檔如“Find Me”、“電話警報(bào)配置檔”等進(jìn)行控制、音量和程序可通過手機(jī)控制改變等。