發(fā)達(dá)國家老齡化和發(fā)展中國家對醫(yī)療設(shè)施的投資，使得醫(yī)療電子成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)新的增長點，領(lǐng)先半導(dǎo)體公司都加大了對這一領(lǐng)域的投入。醫(yī)療設(shè)備“消費化”的發(fā)展趨勢，要求醫(yī)療設(shè)備保持高性能的基礎(chǔ)上，也具有“便攜性(低功耗)、連接性和低成本”等消費電子特性。為了滿足這種“矛盾”的性能需求，半導(dǎo)體公司紛紛發(fā)布針對便攜醫(yī)療的高集成度專用芯片，更多的單芯片和SoC出現(xiàn)在醫(yī)療電子領(lǐng)域。 醫(yī)療電子的關(guān)鍵詞：便攜、連接和高性能 美國食品藥品管理局(FDA)指出，生育高峰期出生的那一代人已日漸年邁，形成了治療及診斷醫(yī)療設(shè)備的“消費”趨勢，家庭醫(yī)護(hù)隨之與日俱增。在這個趨勢推動下，消費性醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展日趨蓬勃，對產(chǎn)品的智能化和易用性的要求也在不斷提高。這類產(chǎn)品在價值1,000億美元，以15%的年增長率發(fā)展的醫(yī)療設(shè)備市場中占據(jù)了最大份額。 正是看到了這種需求，TI、ADI、Microchip和Zarlink等公司都加大了投入，并將便攜和消費醫(yī)療領(lǐng)域視為未來增長點。例如，不久前TI和Microchip都成立了專門的醫(yī)療業(yè)務(wù)部門。自2006年末開始，TI不斷抽調(diào)各個不同業(yè)務(wù)部門的人員到新成立的醫(yī)療電子部，并預(yù)計未來10年來自醫(yī)療芯片的收入將增長10倍。 TI公司發(fā)言人表示，我們將利用在處理器和模擬技術(shù)方面的優(yōu)勢，關(guān)注醫(yī)療領(lǐng)域中的成長型市場，在這些市場中，客戶在追求便攜性、高精度和連接性。隨著家中使用醫(yī)療設(shè)備的情況越來越多，傳統(tǒng)上笨重的醫(yī)療設(shè)備現(xiàn)在變得越來越容易攜帶，而且沒有犧牲高精度和細(xì)節(jié)。類似超聲與病人監(jiān)視器等復(fù)雜的影像及監(jiān)控應(yīng)用，將使病人能夠在家中養(yǎng)病，縮短康復(fù)時間并空出緊張的醫(yī)院床位。 而且，這些家庭中的醫(yī)療設(shè)備可以通過無線或?qū)拵нB接醫(yī)院或醫(yī)生。TI解釋說：“如果能夠長期收集病人的數(shù)據(jù)，而不僅是在醫(yī)生給病人看病的時候收集，將大大幫助醫(yī)生提升診斷能力。長期收集那些高質(zhì)量的臨床數(shù)據(jù)一直是比較困難的事情，但我們看到新技術(shù)正在出現(xiàn)，它們測量和存儲數(shù)據(jù)，質(zhì)量可與在醫(yī)生診室收集的數(shù)據(jù)媲美，甚至更好?！遍L使用壽命的可佩帶或可植入設(shè)備不斷縮小，是TI看到的另一個發(fā)展趨勢，比如由用戶腦信號直接控制的假臂，以及目前正在試驗中的基于可植入硅片的仿生視覺。 醫(yī)療電子也是ADI業(yè)務(wù)增長最快的領(lǐng)域之一，2006年ADI醫(yī)用半導(dǎo)體收入超過1億美元，比上年增長了24.4%。為了迎合市場的發(fā)展，ADI在其標(biāo)準(zhǔn)高性能模擬技術(shù)基礎(chǔ)上，推出了更多針對醫(yī)療應(yīng)用的專用芯片。ADI公司負(fù)責(zé)工業(yè)、儀表和醫(yī)療業(yè)務(wù)的資深業(yè)務(wù)經(jīng)理周文勝表示：“在醫(yī)療領(lǐng)域，幾年前我們主要提供標(biāo)準(zhǔn)的高性能模擬芯片，如高速ADC，這是我們的核心技術(shù)，未來幾年我們會在核心技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷推出一些專用芯片?！? 專用芯片和SoC滿足低功耗和高性能需求 而TI、ADI等紛紛推出面向醫(yī)療電子的高集成度專用芯片和SoC，一是因為“便攜和消費化”使得醫(yī)療設(shè)備出貨量迅速增長，專用芯片和SoC已經(jīng)有了規(guī)模效應(yīng)；二是由于醫(yī)療應(yīng)用的特殊性， “便攜和消費化” 要求醫(yī)療設(shè)備引入便攜消費電子“低功耗、小體積和低成本”特性的同時，又要保持 “高性能”，而專用芯片和SoC能夠更好滿足這種“矛盾”需求。 例如，在醫(yī)院外進(jìn)行的超聲波檢查越來越多，但便攜性迫使制造商犧牲其圖像質(zhì)量，限制了便攜超聲設(shè)備所能完成的醫(yī)學(xué)診斷。為了滿足便攜超聲設(shè)備對高圖像質(zhì)量的需求，ADI最近推出了完整的8通道單芯片模擬前端AD9271，在單芯片上集成了完整的8通道超聲接收器。與此前的多芯片方案相比，系統(tǒng)尺寸和功耗分別降低了50%和25%，同時，噪聲水平及其他性能均達(dá)到急重癥護(hù)理的要求。研究機(jī)構(gòu)Frost & Sullivan的數(shù)據(jù)顯示，便攜超聲設(shè)備市場年復(fù)合增長率為19.2%，2010年將達(dá)3.3億美元。 AD9271集成了低噪聲放大器(LNA)、可變增益放大器(VGA)、抗混疊濾波器(AAF)以及12位ADC。它集成的ADC在以10和50MSPS采樣速率工作時，其每通道功耗分別僅為115和175mW，比相近方案降低25%。AD9271的面積為78mm²/通道，而ADI上一代三芯片方案(AD9222+2(AD8334)+濾波器)為161mm²/通道，而最接近競爭對手的雙芯片方案為126mm²/通道。輸入動態(tài)范圍方面，AD9271為157~159dB，競爭對手的雙芯片方案為150~153dB，超出6~9dB。此外，AD9271的其它特點包括外接元件更少、LNA旁路、支持有源的阻抗匹配和支持與AD8333的CW多普勒。 周文勝表示，目前超聲系統(tǒng)的核心驅(qū)動力是更高圖像品質(zhì)、靈活性、更好的便攜性和更低的價格。而圖像品質(zhì)和靈活性提升依賴于更高通道數(shù)和動態(tài)范圍，目前超聲系統(tǒng)正向256~512個通道發(fā)展，采用高集成度的AD9271，系統(tǒng)廠商可以在單位體積內(nèi)獲得更多的通道數(shù)，從而實現(xiàn)更高圖像品質(zhì)、更小外形和更低成本。 TI不久前也推出了MSP430FG461x系列超低功耗MCU，它包含最高達(dá)120KB閃存和8KB RAM，由于它在單芯片上提供高集成度的智能外設(shè)與較大的存儲選項，可滿足脈搏血氧飽和度測試計與無線心電圖機(jī)等便攜醫(yī)療設(shè)備的要求。它集成了OPA、ADC、DAC和DMA，無需使用外部組件就可構(gòu)成了一款完整的片上信號鏈 (SCoC)單芯片方案，降低了總體系統(tǒng)成本。 而TI能夠做到這一點，得益于其完整的DSP/MCU和高性能模擬技術(shù)，以及在消費領(lǐng)域的應(yīng)用積累。TI表示，以較低的功率實現(xiàn)高性能，并不是新出現(xiàn)的機(jī)會，手機(jī)、MP3或PMP等消費產(chǎn)品都曾提出過這些要求，它們都需要與家庭網(wǎng)絡(luò)或者互聯(lián)網(wǎng)連接的高性能處理器，而且低功耗。TI發(fā)言人指出：“我們的DSP和MCU在不斷發(fā)展，提供越來越多的性能，同時保持低功耗；而我們的模擬技術(shù)將為最新醫(yī)療設(shè)備提供所需的精度與連接性?！? 除了SoC產(chǎn)品外，TI還強(qiáng)調(diào)其低成本TMS320C5000 DSP具有業(yè)內(nèi)最低的待機(jī)功耗，而且完整的eXpressDSP功率設(shè)計工具使開發(fā)者能夠設(shè)計低功耗應(yīng)用。此外，TI還在研發(fā)20~30MIPS的DSP，它將于2008年推出，功耗據(jù)稱比現(xiàn)有DSP有數(shù)量級的減少，將是面向數(shù)字助聽器等植入醫(yī)療設(shè)備的關(guān)鍵產(chǎn)品，同時也用于耳機(jī)、MP3播放器和其它系統(tǒng)。 而針對心臟起搏器、去顫器、神經(jīng)刺激器、植入式藥泵以及生理指標(biāo)監(jiān)測儀等植入式應(yīng)用，Zarlink最近推出了超低功耗射頻SoC ZL70101，它集成高性能MAC，除天線匹配以外，只需要三個外部元件。它可提供高達(dá)800kbps的數(shù)據(jù)速率，工作在MICS(醫(yī)學(xué)植入通信服務(wù))402~405MHz頻段，在全速工作模式下，典型工作電流為5mA。為幫助延長植入式醫(yī)療設(shè)備的電池壽命，體內(nèi)通信系統(tǒng)采用定時或按需方式傳輸數(shù)據(jù)。ZL70101收發(fā)器集成了獨特的“喚醒”接收器，“睡眠”模式下僅需要超低的250nA電流。