主流半导体厂商打拼医疗市场各有高招

2007-09-19 10:58:18来源: 中国电子报

  ST:为抗击禽流感提供快速方案

  作为全球最大的半导体公司之一,ST(意法半导体)在推进医疗电子技术向高精尖领域发展方面起到了重要的作用。

  2006年,ST和Veredus实验室合作利用快速检验应急片上实验室技术开发禽流感检验终端。Veredus利用ST的In-Check平台,开发一个只需一次化验就能确诊一位患者是感染了禽流感(H5N1)还是亚型流感A或B的应用产品,而目前这两种传染病都需要经过多次化验才能最后确诊。这个诊断项目建立在由ST开发的完整的片上In-Check平台上。这个平台允许用户对一个一次性芯片上的微小样品进行准确而可靠的复杂处理和分析,能够大幅度缩减化验时间,极大地降低所需仪器的复杂性。此外,这种独立的片上实验室方法消除了常规方法固有的交叉污染物的危险。

  世界卫生组织最近认识到快速确诊是人类抗击禽流感的第一需求,ST先进的半导体技术结合Veredus的禽流感化验技术,将会使有效及时的化验和治疗变为可能,从而使传染病的传播能够提前得到控制

  2007年4月19日,Debiotech和ST宣布双方签订一份制造销售独特的微型胰岛素注射泵的战略合作协议。

  这个高度微型化的一次性胰岛素注射泵融合了Debiotech的胰岛素注射技术和ST的大规模制造微流控芯片的生产能力。微流控技术可以通过电子方式控制数量非常少的液体的流动。这个注射泵标志着CSII疗法在开发和应用上向前迈出了一大步,而且这项尖端技术还将被运用到其他生化应用领域。

  采用MEMS技术的纳米泵还能精确地控制医生要求的胰岛素的注射剂量。剂量的精确度是决定疗效高低的一个关键因素,而且还有助于降低药物长期注射的负面作用。纳米泵对液体注射的控制精度能够达到纳升,这个水平十分接近人体胰岛素注射量。此外,作为一个采用大规模半导体制造技术的一次性产品,这个基于MEMS的纳米注射泵的成本也非常低廉。

  这个由Debiotech开发、ST产业化的胰岛素注射泵标志着微流控MEMS技术被首次应用到糖尿病治疗领域。ST微流控产品部的其他生物技术项目还包括目前主要用于检测脓毒症和禽流感的In-Check片上实验平台。

  点评:通过参与医疗电子产品高科技领域的研发,ST将树立一个负责任的企业的良好社会形象。

  飞兆:功率器件助推医疗电子市场

  飞兆半导体拥有适用于医疗电子设备的广泛产品系列,该公司的高电压IGBT用于去纤颤器;USB 2.0收发器用于血压监控器;μSerDesTM串行器/解串器用于带有相机和小型显示器的医疗应用;IntelliMAX先进负载开关用于便携式医疗设备的功率管理和保护;集成式开关、MOSFET、PWM控制器用于扫描器、超声波检查仪、内诊镜、胶片扫描器及许多其他产品,为医疗应用带来巨大的ESD保护、功耗和尺寸优势。飞兆半导体在用于去纤颤器的IGBT及在各种各样的通用电源设计方面取得了良好的进展。

  2007年5月,飞兆半导体推出新型高频率集成升压转换器FAN5336,可让设计人员获得87%的系统效率、低EMI并节省电路板空间,广泛适用于小型LCD偏压和白光LED背光照明设计。这款1.5MHz开关频率的升压转换器具有宽泛的输出电压范围(9V-33V),并将开关NFET集成在尺寸仅为3mm×3mm×0.6mm的超薄模塑无引脚封装(UMLP)中。FAN5336的体积比常用的SOT封装器件更小,却能提供更多的功能,包括更高的峰值电流(1.5A),高于同类器件的1.0A;出色的输入和负载调节能力(0.2%);高开关频率(1.5MHz)。因此,FAN5336有助于在手机和智能电话、MP3播放机、医疗设备及许多其他便携式应用中将噪声、热生成减至最少。此外,该转换器具有高频率,可使用较小型的元件以协助设计人员最好地利用电路板空间,并同时减小设计的复杂性。

  2007年7月,飞兆半导体推出全新的IntelliMAX系列器件FPF250X,其输入电压为4.5V-20V。这些高度集成的负载开关针对潜在的过流损坏提供全面的保护功能,过流损坏会对工业、电信、医疗、笔记本电脑及消费应用等低功耗设计造成影响。FPF250X器件将带有热关断、受控导通和欠压闭锁等保护和控制功能的0.23欧姆限流N沟道MOSFET集成在节省空间的一个SOT23封装中,从而简化设计、减少元件数并大幅缩小线路板面积。

  点评:作为功率器件市场数一数二的厂商,飞兆半导体的产品在医疗市场的应用具有天然的优势,其对该市场的重视有望进一步增强。

  Xilinx:在医疗影像领域影响力加强

  Xilinx(赛灵思公司)最近推出了Spartan-3A DSP低功耗(LP)器件,为低成本和低功耗FPGA领域的应用如军事通信战术无线电系统、无线接入点和便携式医疗设备等提供了高性能的数字信号处理(DSP)能力。该器件目前已投入量产。

  与标准器件产品相比,Spartan-3A DSP低功耗(LP)器件的静态功耗降低了50%,而在待机模式下静态功耗的降低更是高达70%。同时,Spartan-3A DSP低功耗器件还具有工业额定等级。降低的功耗与Spartan-DSP系列固有的因集成专用DSP电路而拥有的动态功耗优势互为补充、相得益彰。事实上,与同类FPGA产品相比,Spartan-3A DSP 3400A LP具有25%的功耗效率优势,最低成本的器件在250MHz时钟速度下性能高达4.06GMACs/mW。最重要的一点,目前Spartan-3A DSP已经可以批量提供给客户。

  赛灵思与医疗影像领域的客户已经有了多年的合作。在Spartan-3A DSP推出之前,赛灵思公司的Virtex-4 SX及Virtex-5 SXT就是针对高性能DSP应用进行优化的。赛灵思在医疗影像领域的客户遍布全球,赛灵思的产品用在多种应用中,包括超声系统、CT扫描仪、MRI等。客户选择赛灵思是因为其需要高DSP计算能力、高可靠性、完美的连接能力,并以最优的成本来传输大量的数据。

  点评:随着更高分辨率及3D影像成为整个医疗设备领域不可逆转的趋势,相信赛灵思在此市场的影响力将不断加强。

  Altera:结构化ASIC降低医疗客户风险

  客户如果要设计高性能产品,例如CT、扫描器械,可以采用Altera的STRATIX系列产品;如果要设计一个低成本产品,例如便携产品,可以采用Altera的Cyclone系列产品,而像超声波这样的医疗系统,可以在这两个产品中进行选择。

  另外,市场上只有Altera公司提供结构化ASIC,这是一个非常好的策略,客户采用高性能的STRATIX设计完产品后,如果未来不需要改,就可以采用结构化ASIC方案,这不仅降低了系统的成本,还可以在结构化ASIC中,集成其他的ASIC,这给客户多了一个选择。而且结构化ASIC HARDCOPY器件与FPGA器件采用相同的封装,因为医疗系统要经过审核,如果采用FPGA设计的产品,经过了审核,PC板不需要改变就可以使用结构化器件。即使还要经过审核,客户的风险也会比较低。

  深圳迈瑞公司采用Altera FPGAs开发3D-CBS技术。在3D-CBS系统中,每个光子检测板采用20个Altera FPGAs去加速数字信号处理功能,这是非常关键的环节,因为数字信号处理速度的加快可以减少检查的时间,提高图像的质量,从而减少仪器给病人带来的辐射。迈瑞公司CEO Dario Crosetto介绍说,Altera FPGAs帮助公司开发出高性能的产品,并缩短了产品上市的时间。

  点评:一直大力倡导结构化ASIC理念的Altera在医疗电子领域找到了发挥优势的所在。

  AMS:ASIC方案医疗产品应用多

  在医疗半导体产品方面,AMS(奥地利微电子)的产品主要应用于以下几大类产品中:

  数字X光机:很多医疗领域的著名公司采用了AMS的高精度放大器以及其他专用元器件来加快X光机的成像速度,使得诊断更加精确,同时又大大减少了患者接触辐射的时间。

  CT扫描仪:一些知名的医疗设备商采用了AMS高精度传感器接口,使得人体内部3D成像更加清晰、快速,同时大大降低X光对患者的辐射。

  血糖仪:AMS提供高敏感度的传感器接口和专用控制芯片,延长了电池的使用寿命,获取最精确的数据。

  心律监测手表:AMS提供的传感器接口和无线编码连接技术,使胸部和手表间建立数据连接更为安全,同时超低功耗的产品延长了电池的使用寿命。

  电动牙刷:AMS提供电机管理和充电技术方面的低成本单芯片解决方案,使得产品具有更高速的震动以及压力即时回馈。

  起搏器:AMS为其提供超低功耗的电源管理芯片。

  AMS公司面向心率监视仪产品推出5.6kHz接收器ASIC,带有低噪声输入放大器(60nV/sqrt-Hz)和6位Flash ADC,内置32kHz晶体振荡器,工作电流为0.5μA。同时,为葡萄糖计产品提供精确的血糖监控ASIC解决方案,由于集成了传感器前端和电源管理部分,外部元件数量大幅减少,待机电流为0.8μA,0℃-40℃温度范围内的温度漂移为±25ppm/K。此外,AMS还推出吸入器剂量计数器ASIC,采取超低功耗设计,待机消耗电流为0.33μA,工作电流消耗为1.0mA。

  AMS为CT扫描仪和X射线探测仪这类医疗影像产品提供了高性能的ASIC解决方案。AMS将为西门子医疗解决方案集团的全新计算机断层成像(CT)平台提供检测电子设备IC。

  点评:在医疗半导体领域,虽然FPGA和ASSP产品的应用不断增加,但是ASIC解决方案还将继续发挥极为重要的作用。

  Maxim:拥有完整医疗产品线

  MAX1358、MAX1359、MAX1360智能型数据采集系统(DAS)基于16位Σ-Δ模数转换器(ADC),并提供微处理器(μP)系统的支持功能。该系列器件内部集成有ADC、DAC、运算放大器、1.25V/2.048V/2.5V可选基准源、温度传感器、模拟开关、32kHz振荡器、带有报警功能的实时时钟(RTC)、高频锁频环(FLL)时钟、4个用户可编程I/O、中断产生器以及1.8V和2.7V电压监视器。MAX1358、MAX1359、MAX1360具有两个10∶1差分输入多路复用器,可接收0至AVDD的信号电平。片上1x至8x可编程增益放大器(PGA)可测量小信号,简化了外围电路。MAX1358、MAX1359、MAX1360采用+1.8V至+3.6V单电源供电,正常模式下仅消耗1.4mA电流,睡眠模式下仅消耗6.1μA电流。串行接口与SPI/QSPI以及MICROWIRE兼容,用于上电、配置以及检查所有功能模块的状态。MAX1358、MAX1359、MAX1360采用节省空间的40引脚TQFN封装,工作在商业级和扩展级(-40℃至+85℃)温度范围。

  MAXQ2000微控制器是低功耗16位器件,包含液晶显示(LCD)接口,可以驱动最多100(-RBX/-RBX+)段或132(-RAX/-RAX+/-RFX/-RFX+)段。MAXQ2000适用于血糖监测系统,也适用于其他需要高性能、低功耗工作的应用。

  MAX9910、MAX9911单路运算放大器和MAX9912、MAX9913双路运算放大器具有最高增益带宽(GBW)/电源电流比,适用于便携式仪表、便携式医疗设备和无线手持设备等电池供电产品。这些CMOS运放具有1pA超低输入偏置电流,提供满电源摆幅输入和输出以及低至4μA的电源电流,工作于1.8V至5.5V单电源。为进一步节省功耗,MAX9911、MAX9913提供低功耗关断模式,将电源电流降至1nA,并使放大器输出处于高阻状态。这些器件单位增益稳定。

  点评:拥有完整的应用于医疗电子领域的产品线是Maxim在该市场最大的竞争力。

  TI:将推出5代MCU医疗产品

  MSP430系列MCU产品是TI公司在医疗领域的重要应用产品。MSP430系列产品在医疗领域的应用已经经历了4代产品。第一代产品是FG43x系列。其中,最早推出的FG439是全球首颗针对医疗电子市场推出的单芯片方案,该产品当时专门为血糖仪市场设计,目前已经应用到许多新的领域,比如生化分析仪等。在这颗芯片中集成了前端运算放大器、12位双通道高精度ADC、DAC和DMA以及内置参考源等。FG439是一个高集成度的方案,采用该芯片制造的血压计和血糖仪,无须使用任何外部组件,体积小,功耗低。

  MSP 430在医疗领域的第二代产品为FG461X系列产品,该产品采用BGA封装,进一步降低了产品功耗,同时它还包含最高达120Kb的闪存和8Kb的RAM,由于它在单芯片上提供高集成度的智能外设与较大的存储选项,可满足脉搏血氧饱和度测试计与无线心电图机等便携医疗设备的要求。

  第三代产品为FG42X0系列,FG42X0结构简单,管脚少,将ADC的精度提高到16位。第四代产品为定制产品。而将于2008年第四季度推出的MSP430针对医疗领域的第五代产品将内置USB接口和无线传输功能,并增加语音处理功能。

  点评:MSP430产品有四大特点:超低功耗;高集成度;16位RISC内核;简单易用。这也决定了其在医疗领域的美好应用前景。

  Microchip:针对医疗市场推8位16位产品

  Microchip拥有丰富的产品线,包括业界领先的8位及16位PIC单片机、16位dsPIC数字信号控制器、模拟和接口产品、KEELOQ安防产品及非易失性存储器,均为满足医疗设备市场实际需求的理想选择。

  如今的医疗设备都有一些共性,即体积小巧、低功耗以及先进的通信协议。例如,为了迎合低功耗的需求,芯片设计人员在器件中集成了特有的功能,以帮助医疗设备设计人员控制功耗过高的问题。Microchip推出的dsPIC33F系列产品设有空闲、休眠及打盹模式,每种模式均备有多种选项,使设计人员得以灵活地调整功耗。在许多医疗设备中,单片机大多数时候无所事事。这些设备中的处理器多半时候处于低功耗状态,每隔几毫秒被唤醒一次以执行指令。这样,总平均电流就只占了处理器正常运行电流的一小部分。

  今年,Microchip将针对医疗市场推出新的8位和16位产品,集成高精度的模拟放大器、数据转换器和电源管理芯片。医疗电子产品开发始于化学、生物和传感技术,设计工程师对电子部分的设计经验相对比较少,为此,Microchip推出了易学易用的开发工具,兼容Microchip所有的8位和16位MCU产品,帮助设计工程师降低开发难度和风险。

  点评:专门成立医疗产品部彰显Microchip公司角逐该市场的决心,以16位单片机闻名于世的Microchip在该市场有何表现,让我们拭目以待吧!

关键字:控制  MEMS  功率

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/others/200709/45.html
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