FPGA比ARM、X86在中高端醫(yī)療應(yīng)用中更顯優(yōu)勢
摘要： 估計(jì)中國對醫(yī)療電子設(shè)備的功耗、可攜性及成本的要求會(huì)比較高。由于中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常迅速，但仍有大量低收入的人口在偏遠(yuǎn)的地區(qū)。這些地區(qū)交通不便，而且往往電源供應(yīng)不穩(wěn)定，所以對電池供電或需要電池作為后備電源的醫(yī)療設(shè)備的需求會(huì)增加。
關(guān)鍵字： FPGA， ARM， X86
11月27日，估計(jì)中國對醫(yī)療電子設(shè)備的功耗、可攜性及成本的要求會(huì)比較高。由于中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常迅速，但仍有大量低收入的人口在偏遠(yuǎn)的地區(qū)。這些地區(qū)交通不便，而且往往電源供應(yīng)不穩(wěn)定，所以對電池供電或需要電池作為后備電源的醫(yī)療設(shè)備的需求會(huì)增加。
醫(yī)療電子設(shè)備參考圖
其中，中國的便攜式∕家用醫(yī)療電子設(shè)備的需求增長雖然非常迅速，但市場的覆蓋率占人口的比例仍然偏低。而且隨著未來中國人口老化的問題加劇、普遍人民的收入增加、醫(yī)療設(shè)備的成本的降低，便攜式∕家用醫(yī)療電子市場仍然有十分大的發(fā)展空間。
FPGA的優(yōu)勢在于靈活性高，由于具有硬件并行處理的特點(diǎn)，它的性能可以比高端的處理器或DSP更高。隨著新的需求加入醫(yī)療設(shè)備中，利用FPGA的靈活性，工程師可以應(yīng)付更多種類的接口標(biāo)準(zhǔn)及外設(shè)。另一方面，現(xiàn)在的FPGA很多都已經(jīng)整合嵌入式處理器及DSP模塊，其中以ARM架構(gòu)為主流。因此工程師可以更靈活地在軟件及硬件的分工上進(jìn)行選擇以達(dá)到性能、功耗、尺寸、成本等目標(biāo)。隨著嵌入處理器及DSP模塊在FPGA中變得普及，在中高端的醫(yī)療應(yīng)用中FPGA比ARM、X86等處理器的優(yōu)勢更明顯。
超聲設(shè)備在中國一直都是醫(yī)療成像類設(shè)備的主要產(chǎn)品，F(xiàn)PGA在超聲設(shè)備里的應(yīng)用主要為波束成型器、影像采集、處理及顯示、系統(tǒng)管理、接口擴(kuò)充及通信。超聲設(shè)備主要的發(fā)展潮流包括小型化、增加各種的通訊接口，數(shù)據(jù)存取及加密。
對于高端的應(yīng)用如核磁共振及電腦斷層掃描系統(tǒng)，客戶一般要求器件能整合更多功能以減省空間、增加可靠性及提高性能。一般高端FPGA整合的功能包括DSP模塊、處理器硬核、高速記憶體控制器、外部大容量存儲(chǔ)控制器、高速串行接口、各種通訊外設(shè)等等。
除了半導(dǎo)體本身以外，核磁共振設(shè)備對器件的封裝材料也有一定要求，例如無磁封裝。無磁封裝能夠有效地提升核磁共振系統(tǒng)的成像質(zhì)量。
而電腦斷層掃描及數(shù)字式X-射線診斷設(shè)備則要求FPGA具備耐輻射性以避免功能及數(shù)據(jù)因單事件翻轉(zhuǎn)(single event upset，SEU) 而出現(xiàn)功能或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。
Microsemi新推出的SmartFusion2 SoC FPGA系列以快閃(Flash)為基礎(chǔ)，具備高可靠性和單事件翻轉(zhuǎn)免疫能力，可以避免硬件出現(xiàn)相關(guān)故障。SmartFusion2的設(shè)計(jì)可針對醫(yī)療、工業(yè)、國防、航空、通訊等具有挑戰(zhàn)性的安全關(guān)鍵性應(yīng)用行業(yè)。
SmartFusion2器件設(shè)計(jì)能滿足眾多行業(yè)的可靠性標(biāo)準(zhǔn)，其中包括醫(yī)療相關(guān)的IEC 62304標(biāo)準(zhǔn)，并且具有達(dá)到零故障率(failures in time， FIT)的SEU免疫能力。SmartFusion2整合了一個(gè)166 MHz ARM Cortex-M3處理器、先進(jìn)的安全處理加速器、DSP模塊、SRAM、eNVM和業(yè)界所需要的高性能通訊接口。似上功能使客戶能夠?qū)崿F(xiàn)高整合度、減省空間、增加可靠性、提高性能等目標(biāo)，能夠滿足各種醫(yī)療設(shè)備的用需求。
除此從外，我們也提供電機(jī)控制相關(guān)的參考設(shè)計(jì)給核磁共振及電腦斷層掃描系統(tǒng)等的高端應(yīng)用。
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