定制醫療ASIC以低功耗和小型化受歡迎
—— 定制醫療ASIC方案以低功耗和小型化收到受歡迎
另外,從技術上,中國消費者醫療設備趨向增加“智能”及數據存儲能力,便攜性也更強,同時無線/連接型醫療設備也有利于實現方便的長期病人監測,最新的人體區域網絡也在不斷興起。
因此,多種因素導致醫療設備需要定制ASIC而非標準分立元件方案。首先是低能耗。電池供電的醫療設備要求更長的使用時間。采用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。相比較而言,ASIC方案提供低能耗優勢。
其次是小尺寸。醫療設備通常要求小巧,以提供離散性和舒適度。使用標準元件可能令外形因數過大,而ASIC方案以高集成度提供小尺寸優勢。
其三為高壓。醫療應用的傳感器可能要求高壓偏置,同時產生極低電平的信號。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復雜且太大;而ASIC方案能集成高壓及低壓電路。
四為低噪聲。醫療應用的專用人體傳感器捕獲到的信號極為微弱,應當提供低噪聲環境。使用標準分立元件時,漏電流或其它不想要的電流將壓過傳感器產生的信號;而ASIC方案提供高度的信號通道隔離及低噪聲。
其五,長產品生命周期。醫療設備的產品生命周期可能超過10年,許多標準元件在醫療設備生產行結束前已被淘汰,而像安森美半導體這樣的聲譽好的ASIC供應商能夠配合長醫療產品生命周期。
其六,低物料單(BOM)成本。采用分立元件設計的系統如果元件數量太多,則成本會高;ASIC提供集成方案,降低系統成本。
據安森美的消費者健康產品線高級經理Jakob Nielsen介紹,以連續血糖監測(CGM)應用為例,許多糖尿病患者使用CGM來連續監測血糖水平。在這種應用中,傳感器產生的信號為pA級。由于漏電流的緣故,使用分立方案可能無法采集到傳感器產生的信號。這種應用要求大于2 kV的ESD保護,且無漏電流影響,而使用標準ESD保護機制無法實現。此外,傳感器尺寸必須極小,而分立方案可能尺寸太大。不僅如此,這類應用要求電池最少能用6個月,而分立方案的電流消耗可能太大,縮短產品生命周期。

圖2 安森美應用專有半導體工藝及創新IP設計克服血糖傳感器接口挑戰
Jakob Nielsen稱,該醫療定制ASIC僅是安森美豐富醫療定制ASIC陣容的其中一例。安森美當前除了提供CGM應用的ASIC,還提供用于血氣分析儀、心電圖(ECG)病人監測系統、關鍵指標監測、心率監測儀、脈搏血氧儀及自動體外除顫儀(AED)等應用的定制ASIC。這類醫療應用的客戶面臨多種挑戰,如需要更低功率及更小尺寸,要求用于專有傳感器的接口,但專有傳感器的接口需求通常不能以標準元件來滿足。安森美則提供尺寸、功率及成本均令客戶滿意的定制ASIC方案,還提供標準ARM內核,且提供模塊化服務及完整方案。
在中國,安森美也已積累了成功的醫療ASIC案例,其中包括為邁瑞開發定制ASIC,用于多種病人監測設備,如多通道心電圖儀、心率及呼吸監視儀、血氧飽和度(SpO2)儀等。邁瑞后續還將發布更多采用這ASIC的產品。
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