通過半定制化系統(tǒng)級封裝(SIP)器件解決病人監(jiān)護(hù)應(yīng)用的技術(shù)挑戰(zhàn)

　　行業(yè)分析Allied Market Research最近發(fā)布的一份報(bào)告預(yù)測，全球移動(dòng)醫(yī)療市場從現(xiàn)在起的10年間年復(fù)合增長率(CAGR)將達(dá)到33.5%。移動(dòng)醫(yī)療的好處被廣泛認(rèn)可。通過這種技術(shù)，在病人的家里，慢性病可得以監(jiān)測，或可以繪圖記錄病人治療/手術(shù)恢復(fù)的進(jìn)展情況，而以前這必須在定點(diǎn)照護(hù)設(shè)施進(jìn)行(如醫(yī)院、診所等)。

　　移動(dòng)醫(yī)療意味著醫(yī)生和臨床醫(yī)師無需出行，就可獲得他們需要的關(guān)于病人心血管問題或糖尿病的準(zhǔn)確、全面的數(shù)據(jù)，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。在人口老齡化問題需要解決，和可用資源往往非常有限的情況下，移動(dòng)醫(yī)療也有利于醫(yī)療專業(yè)人員。移動(dòng)醫(yī)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)減少了會診時(shí)間。

　　各種不同的醫(yī)療監(jiān)測設(shè)備如今越來越盛行，包括心率監(jiān)測儀、血糖監(jiān)測儀、心電圖儀等。為充分利用移動(dòng)醫(yī)療提供的機(jī)會，醫(yī)療設(shè)備制造商需要由技術(shù)合作伙伴支持。將成為移動(dòng)醫(yī)療基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程監(jiān)測設(shè)備需要：

　　1. 高能效—其目的是保持盡可能長的電池使用時(shí)間

　　2. 緊湊—以致于當(dāng)患者穿戴上監(jiān)控設(shè)備不會有任何不適

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

　　4. 面向未來—可能需要包含附加功能，但無需對設(shè)計(jì)作昂貴的改動(dòng)

　　這些標(biāo)準(zhǔn)對醫(yī)療半導(dǎo)體制造商施加相當(dāng)大的壓力。在過去，當(dāng)他們提供實(shí)現(xiàn)監(jiān)測/感測系統(tǒng)必要的IC技術(shù)時(shí)，為客戶提供以下的其中一個(gè)方案：

　　1. 將許多標(biāo)準(zhǔn)分立元件結(jié)合在一起，如放大器IC、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換IC和電源管理IC。

　　2. 考慮實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的定制系統(tǒng)級芯片(SoC)方案。

　　這兩種不同的選項(xiàng)當(dāng)然都有顯然的缺點(diǎn)。分立方案由于由現(xiàn)成的元件組成，將無法對它已被賦予的工作的特定功能進(jìn)行優(yōu)化。這意味著它不能達(dá)到期望的性能基準(zhǔn)。此外，分立元件將占相當(dāng)大的占板面積，而且功耗相當(dāng)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(fā)周期、大量前期投資，和一定程度的風(fēng)險(xiǎn)(支付的初期費(fèi)用可能難以確保所需的單位銷量)。這使醫(yī)療設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)陷入嚴(yán)重困境——要么犧牲系統(tǒng)性能，要么承受更高的成本。針對這一問題，有遠(yuǎn)見的半導(dǎo)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(chǎn)周期和更低成本的優(yōu)勢。

　　安森美半導(dǎo)體通過采用極為先進(jìn)的芯片堆疊技術(shù)，已能解決這問題。公司推出了多芯片系統(tǒng)級封裝(SiP)方案，包含便攜式醫(yī)療系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定的許多關(guān)鍵元件。安森美半導(dǎo)體的Struix產(chǎn)品包含一個(gè)微控制器、一個(gè)定制設(shè)計(jì)的模擬前端(AFE)和一個(gè)32位專用標(biāo)準(zhǔn)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32位ARM? Cortex?-M3核處理采集到的數(shù)據(jù)，這32位ARM? Cortex?-M3工作頻率高達(dá)30MHz。它可提供512k 字節(jié)片上閃存和24k字節(jié)靜態(tài)隨機(jī)存儲器(SRAM)，可存儲重要的程序和用戶數(shù)據(jù)。它還包含一個(gè)3路輸入的12位模數(shù)轉(zhuǎn)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(jiān)測任務(wù)。微控制器在工作時(shí)僅消耗200 μA/MHz，在待機(jī)時(shí)低于500 nA。該方案的靈活性源于其微控制器。它易于將來的更新，不會影響AFE，通過以出現(xiàn)的下一代微控制器替換。

　　圖：安森美半導(dǎo)體的Struix SiP

　　似乎可以確定，未來幾年，技術(shù)定會對我們的醫(yī)療保健方式產(chǎn)生更大的影響。通過遠(yuǎn)程監(jiān)測，將可能提高患者的生活品質(zhì)。為實(shí)現(xiàn)這，醫(yī)療設(shè)備制造商必須提供更先進(jìn)的、高能效的半導(dǎo)體方案，使它們能克服面臨的工程和經(jīng)濟(jì)障礙。