安森美半導體應用于可穿戴醫(yī)療的半導體方案

安森美半導體

目前中國醫(yī)療設備市場分散，且僅由少數(shù)大型醫(yī)療設備公司（如邁瑞、金科威、歐姆龍等）主導，市場潛力巨大，眾多小型公司也瞄準這一市場，爭相開發(fā)創(chuàng)新的醫(yī)療方案。醫(yī)療設備的發(fā)展趨勢包括增加“智能”及數(shù)據存儲特性、便攜性、無線／連接型方案、人體區(qū)域網絡等等。而醫(yī)療半導體無疑在醫(yī)療設備／方案的創(chuàng)新中發(fā)揮著主導作用，朝向更高集成度、小型化、高能效發(fā)展，同時使消費類醫(yī)療設備轉向采用標準元器件并嵌入無線功能。

安森美半導體將硅引入生活

安森美半導體以高性能硅方案幫助醫(yī)療技術開發(fā)者應對他們獨特的設計挑戰(zhàn)。作為健康聯(lián)盟的活躍成員，安森美半導體高技能的系統(tǒng)架構師、設計、封裝和測試工程師，具備豐富的知識產權（IP）陣容，自有世界級工廠，憑借超過30年的定制硅經驗，提供全面的產品陣容和服務，包括：定制的混合信號專用集成電路（ASIC）、專用標準產品（ASSP）、醫(yī)療級分立元件、助聽器數(shù)字信號處理（DSP）系統(tǒng)、定制的和半定制的超低功耗存儲器、為系統(tǒng)小型化的先進封裝、附加代工服務等等，其開發(fā)套件、軟件包、產品庫等保證完全合格和強固的開發(fā)流程，產品使用壽命支持延長的產品生命周期，數(shù)據可追蹤和保存，品質獲ISO 13485醫(yī)療系統(tǒng)認證，且設立故障分析實驗室，可批量驗收測試。

安森美半導體的重點醫(yī)療細分市場涵蓋植體、聽力健康和臨床及指定設備。

植 體

植體應用主要包括除顫器及心臟起博器、神經刺激器、可注射監(jiān)測器和可吸入電子。安森美半導體為此類應用提供ASIC、存儲器、分立元件、模塊及晶圓代工服務。

以植入式神經刺激平臺為例，安森美半導體提供集成控制器、存儲器、數(shù)字、模擬和高壓的單芯片方案，使用多通道浪涌抑制器（TSS）進一步顯著減少分立元件數(shù)（通常將IC裸片數(shù)從3或4顆減少至1或2顆），有助于減小電路板所占空間，簡化設備制造和物流，降低成本和功耗，減少對系統(tǒng)／電路板的依賴，提升品質，加快產品上市時間，降低開發(fā)風險。

安森美半導體提供二極管、MOSFET、IGBT、電源穩(wěn)壓器等標準分立元件用于醫(yī)療應用，并提供可定制的選擇配合醫(yī)療市場需要（見表1）。

圖1 安森美半導體用于植入式神經刺激平臺的單芯片方案

表1 安森美半導體提供可定制的選擇

安森美半導體可根據醫(yī)療應用的獨特需求提供定制的ASSP，如多通道瞬態(tài)浪涌抑制器可根據獨特的物理要求和電氣參數(shù)而定制，具備極快導通、最大浪涌電流大于12A等關鍵特性；并提供引腳少、漏電流超低、存儲容量達8Mb、超低功耗的SRAM、EEPROM 和SRAM－Flash。

為實現(xiàn)更低成本、更高能效，安森美半導體還提供替代EEPROM、FRAM 和 標 準SRAM 的 串 行SRAM 存 儲器。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I／O 共26條線路，僅用于低功耗應用。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?0年的數(shù)據，系統(tǒng)成本更低，非常適合用于心臟監(jiān)測設備等小尺寸應用。

特別地，為配合特定要求的FDA III，安森美半導體提供醫(yī)療級標準元件用于植體或生命攸關的應用，并提供符合MIL－PRF－1950標準、認證的MIL－STD－750 測 試法、支持JAN／JANHC 品質水平、于國防后勤局（DLA）批準的生產線制造等軍工標準協(xié)議模式的高可靠性工藝流程。

助聽器

安森美半導體提供完整系列的DSP系統(tǒng)，包括預適配RHYTHM 系列、預配置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)，還針對不同目標設計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，適合有差異化算法的技術專家；預配置系列針對老客戶和具備中等聽力學知識的人提供預載算法、配套的基礎架構工具（SoundDesigner，ARK）和參考設計；而預適配系列提供預載算法、配套手冊，并即將推出參考設計，有助于為新的助聽器制造商和模擬助聽器制造商解決其設計挑戰(zhàn)。

在為助聽器廠商解決空間受限的要求方面，安森美半導體擁有超過40年的經驗，主要采用先進的2.5D 和3D超小型系統(tǒng)級封裝（SiP），即在同一封裝將不同的硅芯片和分立元件連接在一起，通過縮減信號距離大大節(jié)省空間并提升電氣性能。SiP是定制的封裝開發(fā)和制造服務，為注重尺寸、性能和系統(tǒng)集成度的醫(yī)療應用而設計。

安森美半導體將推出新的采用SiP 的集成2.4GHz無線模塊的方案，尺寸僅為7.39 mm×3.94 mm×1.4mm，其關鍵特性包括：集成完全可編程的多核音頻處理器，適配器可通過線性接口連接至任何音頻源（TV，HiFi）從而提供遠程麥克風適配器的立體聲流，使用手機的標準配置文件（如“Find Me”、“電話警報配置文件”等）進行控制，音量和程序可通過手機控制改變等等。

定制醫(yī)療ASIC

醫(yī)療設備設計人員一般面臨以下設計挑戰(zhàn)：

①低能耗：電池供電的醫(yī)療設備對電池使用時間要求較高，而標準分立元件可能消耗太大電流，無法提供令人滿意的產品使用時間；

圖2 安森美半導體高性能、低功耗ASIC IP陣容

②小尺寸：通常要求小巧以提供離散性和舒適度，而使用標準分立元件會令外形因數(shù)太大；

③高壓：傳感器可能要求高壓偏置，同時產生極低電平的信號，當使用分立元件來處理高壓及低壓時，傳感器接口電路通常太過復雜；

④低噪聲：專用人體傳感器捕獲到的信號極微弱，漏電流或其他不想要的電流將壓過傳感器產生的信號；

⑤長產品生命周期：可能超過10年，而許多標準元件在醫(yī)療設備生產結束前已被淘汰；

⑥低BOM 成本：采用分立元件設計的系統(tǒng)元件數(shù)量多，成本降不下來。

安森美半導體具備豐富的高性能、低功耗ASIC IP陣容，并可提供系統(tǒng)級方案，如為免提操作的低功耗聲音觸發(fā)功能。在中國，安森美半導體已積累成功的醫(yī)療ASIC案例.如自2007以來，安森美半導體已為邁瑞開發(fā)定制病人監(jiān)測ASIC，用于多通道心電圖、心率及呼吸監(jiān)視儀、血氧飽和度等多種病人監(jiān)測設備，實現(xiàn)比分立標準產品方案更低的功耗，并降低總體BOM 成本。邁瑞后續(xù)還將發(fā)布更多使用這ASIC的產品。

Struix是安森美半導體推出的半定制組合方案，由定制的和標準的ASSP元件組成，即根據客戶的專有規(guī)格而定制的一個模擬傳感器接口或一個驅動器，以及一個采用ARM Cortex－M3內核（ULPMC10）的超低功耗數(shù)字微控制器芯片?！癝truix”將定制的芯片和標準芯片疊在一個封裝中以提供微型的、高能效的半導體方案，提供比標準元件更多的定制，比完整的系統(tǒng)級芯片（SoC）方案縮短設計時間并降低開發(fā)風險及相關成本，適用于血糖監(jiān)測、透皮給藥、便攜式及定點護理（PoC）病人監(jiān)控等微型醫(yī)療設備。堆疊微型封裝充分利用硅集成及模塊化，集成度高，易于設計，還進一步增強了設計靈活性。

結 語

作為高能效創(chuàng)新的供應商，安森美半導體順應市場趨勢，提供完整的醫(yī)療半導體產品和服務、豐富的專長和經驗，并承諾產品和方案具備滿足醫(yī)療市場嚴格要求的高品質和高可靠性，助力醫(yī)療技術開發(fā)者解決他們的設計挑戰(zhàn)。