安森美半導體應用于可穿戴醫療的半導體方案

安森美半導體

目前中國醫療設備市場分散，且僅由少數大型醫療設備公司（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，爭相開發創新的醫療方案。醫療設備的發展趨勢包括增加“智能”及數據存儲特性、便攜性、無線／連接型方案、人體區域網絡等等。而醫療半導體無疑在醫療設備／方案的創新中發揮著主導作用，朝向更高集成度、小型化、高能效發展，同時使消費類醫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療技術開發者應對他們獨特的設計挑戰。作為健康聯盟的活躍成員，安森美半導體高技能的系統架構師、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）、醫療級分立元件、助聽器數字信號處理（DSP）系統、定制的和半定制的超低功耗存儲器、為系統小型化的先進封裝、附加代工服務等等，其開發套件、軟件包、產品庫等保證完全合格和強固的開發流程，產品使用壽命支持延長的產品生命周期，數據可追蹤和保存，品質獲ISO 13485醫療系統認證，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（通常將IC裸片數從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／電路板的依賴，提升品質，加快產品上市時間，降低開發風險。

安森美半導體提供二極管、MOSFET、IGBT、電源穩壓器等標準分立元件用于醫療應用，并提供可定制的選擇配合醫療市場需要（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療應用的獨特需求提供定制的ASSP，如多通道瞬態浪涌抑制器可根據獨特的物理要求和電氣參數而定制，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，可保存備份平均10年的數據，系統成本更低，非常適合用于心臟監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，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，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。

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省空間并提升電氣性能。SiP是定制的封裝開發和制造服務，為注重尺寸、性能和系統集成度的醫療應用而設計。

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。

定制醫療ASIC

醫療設備設計人員一般面臨以下設計挑戰：

①低能耗：電池供電的醫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元件數量多，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，并可提供系統級方案，如為免提操作的低功耗聲音觸發功能。在中國，安森美半導體已積累成功的醫療ASIC案例.如自2007以來，安森美半導體已為邁瑞開發定制病人監測ASIC，用于多通道心電圖、心率及呼吸監視儀、血氧飽和度等多種病人監測設備，實現比分立標準產品方案更低的功耗，并降低總體BOM 成本。邁瑞后續還將發布更多使用這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）的超低功耗數字微控制器芯片。“Struix”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，比完整的系統級芯片（SoC）方案縮短設計時間并降低開發風險及相關成本，適用于血糖監測、透皮給藥、便攜式及定點護理（PoC）病人監控等微型醫療設備。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

作為高能效創新的供應商，安森美半導體順應市場趨勢，提供完整的醫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療市場嚴格要求的高品質和高可靠性，助力醫療技術開發者解決他們的設計挑戰。