通過(guò)半定制化系統級封裝(SIP)器件解決病人監護應用的技術(shù)挑戰

　　行業(yè)分析Allied Market Research最近發(fā)布的一份報告預測，全球移動(dòng)醫療市場(chǎng)從現在起的10年間年復合增長(cháng)率(CAGR)將達到33.5%。移動(dòng)醫療的好處被廣泛認可。通過(guò)這種技術(shù)，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(shù)恢復的進(jìn)展情況，而以前這必須在定點(diǎn)照護設施進(jìn)行(如醫院、診所等)。

　　移動(dòng)醫療意味著(zhù)醫生和臨床醫師無(wú)需出行，就可獲得他們需要的關(guān)于病人心血管問(wèn)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(chuàng )傷的情況。但這不僅令病人得益。在人口老齡化問(wèn)題需要解決，和可用資源往往非常有限的情況下，移動(dòng)醫療也有利于醫療專(zhuān)業(yè)人員。移動(dòng)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(shí)減少了會(huì )診時(shí)間。

　　各種不同的醫療監測設備如今越來(lái)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(dòng)醫療提供的機會(huì )，醫療設備制造商需要由技術(shù)合作伙伴支持。將成為移動(dòng)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(cháng)的電池使用時(shí)間

　　2. 緊湊—以致于當患者穿戴上監控設備不會(huì )有任何不適

　　3. 高性?xún)r(jià)比—以便它們可直擊有吸引力的價(jià)位，促進(jìn)更大的市場(chǎng)動(dòng)力

　　4. 面向未來(lái)—可能需要包含附加功能，但無(wú)需對設計作昂貴的改動(dòng)

　　這些標準對醫療半導體制造商施加相當大的壓力。在過(guò)去，當他們提供實(shí)現監測/感測系統必要的IC技術(shù)時(shí)，為客戶(hù)提供以下的其中一個(gè)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(shí)現一個(gè)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(diǎn)。分立方案由于由現成的元件組成，將無(wú)法對它已被賦予的工作的特定功能進(jìn)行優(yōu)化。這意味著(zhù)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(zhù)降低功耗，但它將需要更長(cháng)的開(kāi)發(fā)周期、大量前期投資，和一定程度的風(fēng)險(支付的初期費用可能難以確保所需的單位銷(xiāo)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(wèn)題，有遠見(jiàn)的半導體制造商已開(kāi)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(chǎn)周期和更低成本的優(yōu)勢。

　　安森美半導體通過(guò)采用極為先進(jìn)的芯片堆疊技術(shù)，已能解決這問(wèn)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(guān)鍵元件。安森美半導體的Struix產(chǎn)品包含一個(gè)微控制器、一個(gè)定制設計的模擬前端(AFE)和一個(gè)32位專(zhuān)用標準產(chǎn)品(ASSP)，互相堆疊在一個(gè)緊湊的6mm x 6mm QFN封裝。

　　Struix ULPMC10微控制器能通過(guò)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(tài)隨機存儲器(SRAM)，可存儲重要的程序和用戶(hù)數據。它還包含一個(gè)3路輸入的12位模數轉換器(ADC)、一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘、一個(gè)鎖相環(huán)和一個(gè)溫度傳感器。它超低的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功耗極其適用于電池供電的便攜式操作——病人監測任務(wù)。微控制器在工作時(shí)僅消耗200 μA/MHz，在待機時(shí)低于500 nA。該方案的靈活性源于其微控制器。它易于將來(lái)的更新，不會(huì )影響AFE，通過(guò)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(lái)幾年，技術(shù)定會(huì )對我們的醫療保健方式產(chǎn)生更大的影響。通過(guò)遠程監測，將可能提高患者的生活品質(zhì)。為實(shí)現這，醫療設備制造商必須提供更先進(jìn)的、高能效的半導體方案，使它們能克服面臨的工程和經(jīng)濟障礙。