通過半定制化系統級封裝(SIP)器件解決病人監護應用的技術挑戰

　　行業分析Allied Market Research最近發布的一份報告預測，全球移動醫療市場從現在起的10年間年復合增長率(CAGR)將達到33.5%。移動醫療的好處被廣泛認可。通過這種技術，在病人的家里，慢性病可得以監測，或可以繪圖記錄病人治療/手術恢復的進展情況，而以前這必須在定點照護設施進行(如醫院、診所等)。

　　移動醫療意味著醫生和臨床醫師無需出行，就可獲得他們需要的關于病人心血管問題或糖尿病的準確、全面的數據，從而將不便減少到最小，并避免可能引起潛在創傷的情況。但這不僅令病人得益。在人口老齡化問題需要解決，和可用資源往往非常有限的情況下，移動醫療也有利于醫療專業人員。移動醫療為他們提供了高效的方法，以收集重要的患者信息，同時減少了會診時間。

　　各種不同的醫療監測設備如今越來越盛行，包括心率監測儀、血糖監測儀、心電圖儀等。為充分利用移動醫療提供的機會，醫療設備制造商需要由技術合作伙伴支持。將成為移動醫療基礎的遠程監測設備需要：

　　1. 高能效—其目的是保持盡可能長的電池使用時間

　　2. 緊湊—以致于當患者穿戴上監控設備不會有任何不適

　　3. 高性價比—以便它們可直擊有吸引力的價位，促進更大的市場動力

　　4. 面向未來—可能需要包含附加功能，但無需對設計作昂貴的改動

　　這些標準對醫療半導體制造商施加相當大的壓力。在過去，當他們提供實現監測/感測系統必要的IC技術時，為客戶提供以下的其中一個方案：

　　1. 將許多標準分立元件結合在一起，如放大器IC、數據轉換IC和電源管理IC。

　　2. 考慮實現一個完整的定制系統級芯片(SoC)方案。

　　這兩種不同的選項當然都有顯然的缺點。分立方案由于由現成的元件組成，將無法對它已被賦予的工作的特定功能進行優化。這意味著它不能達到期望的性能基準。此外，分立元件將占相當大的占板面積，而且功耗相當大。反之，定制方案將能提升性能水平，及最大限度地減小PCB空間，和顯著降低功耗，但它將需要更長的開發周期、大量前期投資，和一定程度的風險(支付的初期費用可能難以確保所需的單位銷量)。這使醫療設計團隊陷入嚴重困境——要么犧牲系統性能，要么承受更高的成本。針對這一問題，有遠見的半導體制造商已開始尋求折中的方法——使用更高集成度的定制SoC方案，可兼并分立方案的快速生產周期和更低成本的優勢。

　　安森美半導體通過采用極為先進的芯片堆疊技術，已能解決這問題。公司推出了多芯片系統級封裝(SiP)方案，包含便攜式醫療系統設計規定的許多關鍵元件。安森美半導體的Struix產品包含一個微控制器、一個定制設計的模擬前端(AFE)和一個32位專用標準產品(ASSP)，互相堆疊在一個緊湊的6mm x 6mm QFN封裝。

　　Struix ULPMC10微控制器能通過32位ARM? Cortex?-M3核處理采集到的數據，這32位ARM? Cortex?-M3工作頻率高達30MHz。它可提供512k 字節片上閃存和24k字節靜態隨機存儲器(SRAM)，可存儲重要的程序和用戶數據。它還包含一個3路輸入的12位模數轉換器(ADC)、一個實時時鐘、一個鎖相環和一個溫度傳感器。它超低的動態和靜態功耗極其適用于電池供電的便攜式操作——病人監測任務。微控制器在工作時僅消耗200 μA/MHz，在待機時低于500 nA。該方案的靈活性源于其微控制器。它易于將來的更新，不會影響AFE，通過以出現的下一代微控制器替換。

　　圖：安森美半導體的Struix SiP

　　似乎可以確定，未來幾年，技術定會對我們的醫療保健方式產生更大的影響。通過遠程監測，將可能提高患者的生活品質。為實現這，醫療設備制造商必須提供更先進的、高能效的半導體方案，使它們能克服面臨的工程和經濟障礙。