Actel:三大趋势引领医疗“芯”势力

2008-05-11 20:04:12来源: 电子工程世界

  二十年来,半导体行业的终极目标一直瞄准速度、成本和密度,可以说构建一个容量更大、速度更快且价格更低的芯片,就可让人们足不出户而一揽天下。

  那么,在这个不断挑战着技术极限的今天,PLD制造商如何看待这个待掘的、但极具技术挑战的医疗电子市场?Actel 公司产品市场拓展高级经理 Hezi Saar是这样说的:


Actel 公司产品市场拓展高级经理 Hezi Saar

电子工程世界如何看待医疗电子的市场?与其他比较热门的应用相比,医疗电子市场具有哪些比较鲜明的特点? 
 
Actel: 根据市场研究机构Databeans的统计,全球医疗电子支出每年增长15%。该机构还表示,医疗应用的半导体消耗量每年增加11%。

  对今天的医疗应用而言,价格和安全性仍然是重要的指标,但新的要求已以关键要素的面目出现:小外形尺寸低功耗、高可靠性,这是工业和医疗应用的独特结合。例如,便携式消费应用产品的设计人员较少关注中子诱发的固件错误所引起的故障。这些客户越来越多地关注医疗应用所需要的可靠的低功耗技术,对FPGA 的要求也是如此.

电子工程世界: 在医疗电子产业欣欣向荣发展的背后,究竟有哪些挑战? 
 
Actel: 医疗应用是半导体增长最迅速的领域之一。电子和医学的融合日益增多,在小型物理尺寸和低功耗两大趋势推动下不断发展。

  小型化
  对于大部分医疗应用来说,所需要的是将足够的处理能力集成到给定空间中。当然,医疗设备的尺寸大小可能与某些重要约束条件有关。比如,便携式血糖仪的外形和形状类似于PDA。对植入式设备,如心脏起搏器、用于治疗中枢神经系统失调的神经刺激设备和助听器等,考虑到它们所要植入的部位,尺寸是相当重要的。

  低功耗
  除小型化之外,低功耗是另一个发展趋势。对植入式设备而言,功耗最小化和电池寿命延长的好处不言而喻。不过,外用医疗设备对功耗也很敏感。随着电子元件日趋小型化,以往的固定式医疗设备正在变为便携式。过去在医院必须动用推车来运输的超声波成像仪,现在的外形尺寸就像一部笔记本电脑。

  自动外用去颤器 (defibrillator) 现在广泛运用于机场、购物中心和飞机等场所。从空气中提取氧气对病患进行氧气治疗的便携式制氧机,现在可以像钱包一样挎在肩上。所有这些设备都是依靠低功耗和小外形尺寸来实现的。

电子工程世界: 医疗电子市场有哪些待掘的应用领域?

Actel: 某些尚未广泛使用,但颇引人注目的新兴医疗应用设备包括视网膜植入物和人造胰腺。像药丸一样的吞咽式传感器也是引起兴趣的应用产品,充分利用医疗电子产品的巨大能力来造福人类。

电子工程世界: 医疗电子半导体技术与普通技术的不同之处有哪些?存在哪些挑战?
  
Actel: 标准FPGA可为医疗电子市场带来重要的优势:快速上市和灵活性。除此之外,与传统的基于SRAM的器件相比,非易失性 Flash FPGA还具有超低功耗、更高可靠性和更低总体系统成本的优点。SRAM解决方案的静态功耗是 Flash FPGA的10到1700倍,并且易于产生中子引发的固件错误,使其在这一领域的应用大受阻碍。

  电子技术的创新和医药业对小型化和低功耗的追求,预期将推动新型电子医疗设备的加速发展。同时也将带来一些挑战。半导体行业的变化速度远远快于医疗设备领域,而元件供应商无疑更喜欢提供以最先进工艺创建的最新产品。
  
  不过,医疗设备设计人员更愿意采用那些面市一段时间,具有良好记录的元件。类似地,在医疗设备通过FDA审查并获准生产之后,制造商往往不愿意再对于元件做什么改变。

电子工程世界: 是什么样的驱动力,使得Actel加大了在医疗电子领域的投入? 
 
Actel: 二十年来,半导体行业的终极目标一直瞄准速度、成本和密度,可以说,构建一个容量更大、速度更快且价格更低的芯片,就可让人们足不出户而一揽天下。今天,对于大多数医疗应用来说,PLD制造商提供的产品容量足够大,速度也足够快。除价格和安全性仍然是相当重要的指标外,新的要求已以关键要素的面目出现:小外形尺寸、低功耗、高可靠性。这些客户越来越多地关注医疗应用所需要的可靠的低功耗技术,对FPGA 的要求也是如此。
 
电子工程世界: Actel最关注医疗电子哪些应用领域?为什么?其中独特技术有哪些?

Actel: 医疗电子市场由三大部分组成 ― 家庭测试、监控和诊断;成像;以及临床设备。在医疗仪器中,由于时钟不断开关,为FPGA提供输入信号,动态功耗至关重要。因此,这些高性能、具有功率意识的系统设计人员将继续转而采用灵活的、功能丰富的FPGA,以获得快速、无以伦比的低功耗、固件错误免疫能力和低成本等优势,比如Actel基于 Flash 的ProASIC3 和 IGLOO系列产品。

  家庭测试和监控
  医疗保健正在向基于家庭的应用转移,比如协助病患和消费者在舒适的家中获得医疗监控服务的可穿戴式智能设备。这些通常采用电池供电的应用设备 (如家庭输液泵、去颤器、便携式血糖及胆固醇监控器、数字血压监控器,以及呼吸治疗产品) 需要低功耗和小外形尺寸,Actel的超低功耗FPGA是理想的选择。

  Actel IGLOO®系列是业界最低功耗的可编程解决方案,静态功耗仅为其它竞争方案的十分之一到1700分之一,因而为低功耗设立了新的标杆。功耗的大幅降低意味着待机电池寿命延长至数周乃至数月,对这类应用而言,这是非常有意义的。

  IGLOO系列支持高达250MHz的工作频率,可提供1.2V和1.5V的工作电压,密度达300万系统门,并具有PLL、RAM和用户非易失性存储器等增强功能。Flash IGLOO器件的附加优势包括迅速恢复到工作状态的灵活功率节省模式、低动态功耗和时钟管理。IGLOO FPGA采用4mm封装,焊球间距0.4mm,是目前市面上最小的可编程逻辑器件封装,尤其适合于要求绝对超低功耗和最小尺寸的便携式电池供电医疗应用设备。

  成像
  
主要医疗成像应用包括X光、CT、PET与MRI扫描仪、心电图,以及超声波成像。这些应用需要很高的计算能力,涉及数学和逻辑运算符的组合,以及高效的存储器存取。相比前一代ProASIC3 FPGA,Actel的ProASIC3L FPGA系列产品可以在高达350MHz的工作频率下大幅降低功耗,能分别对动态和静态功耗降低达40% 和90%,从而为医疗等高性能市场领域的设计人员提供高速度、低功耗和低成本的灵活且功能丰富的解决方案。

  在时钟经常切换且为FPGA提供输入的应用中,如医疗设备的高速数据管线,动态功耗至关重要。与Actel屡获殊荣的5µW IGLOO FPGA系列一样,ProASIC3L器件也支持1.2V核心及I/O电压,以及Actel创新的Flash*Freeze技术。Flash*Freeze技术使到设计人员无需关断时钟或电源,即可快速将器件从动态工作模式切换到静态模式。在利用同级100万门FPGA的典型高速设计中,ProASIC3L器件的动态功耗只有100mW,静态功耗仅为1mW,而以SRAM为基础的竞争解决方案的动态功耗较其高出60%,静态功耗更是其100倍。

  临床设备
  尽管有些护理和治疗方式正在走入家庭,但临床设备仍然是最大的营收领域,其中包括:诊断实验设备、监护仪、植入式胰岛素泵,以及心脏起搏器。Actel的低功耗 Flash FPGA,如IGLOO、IGLOO PLUS、ProASIC3L 和 ProASIC3系列,具有不同的密度、性能和特性,非常适合于这些应用。例如,Actel在病患监控系统方面已有成功经验。Actel的FPGA以超低功耗、更高的安全性、性能和可靠性等优势被选用。Actel的客户之一,迈瑞医疗国际有限公司计划继续在下一代产品中采用Actel的解决方案,包括另外的监护仪设备、诊断实验仪器和超声波成像系统。

电子工程世界: 如何看待与医疗设备厂商的合作?有哪些收获?

Actel: 在开发适用于那些不允许出现故障 (称作“系统关键”) 的应用设备的高可靠性可编程解决方案领域,Actel拥有多年的经验,并取得了长期的成功。这主要归功于Actel的 FPGA对这些应用别具吸引力,而且,我们在整个研发和设计过程中与客户密切合作。例如,2007年中国领先的医疗设备开发和制造商迈瑞医疗国际有限公司,选择了Actel基于 Flash 的FPGA用于其便携式监护仪,选择的原因在于Actel Flash FPGA具有超低功耗以及更高的安全性、性能和可靠性等优势,迈瑞公司计划继续在新一代产品中采用Actel的解决方案,包括另外的监护仪设备、诊断实验仪器和超声波成像系统。

  显然,医疗应用设备的设计人员和半导体供应商之间的合作越来越密切,将以现在几乎无法想象的方式推动医疗保健行业向前发展。

电子工程世界: 如何看待医疗电子的未来发展方向?未来的重点应用领域?
  
Actel: 医疗电子市场由三大部分组成 ― 家庭测试、监控和诊断 (37%),成像(15%),以及临床设备 (48%)。这三大部分将继续成为半导体产品的主要应用领域。

  家庭测试和监控
  由于社会人口老化,以及一些不健康生活方式的存在,医疗保健正在向基于家庭的应用转移,如可穿戴式智能设备,可帮助病患和消费者在舒适的家中获得医疗监控服务。这些设备通常采用电池供电,需要进行低功耗工作。其中包括:家庭输液泵、去颤器、便携式血糖及胆固醇监控器、数字血压监控器,以及呼吸治疗产品。

  成像
  X光、CT、PET与MRI扫描仪、心电图,以及超声波成像是主要的医疗成像应用。这些应用需要很高的计算能力,涉及到数学和逻辑运算符的结合,以及高效的存储器存取。

  临床设备
  尽管某些护理和治疗正转入家庭,但临床设备仍然是最大的营收领域。其中包括:诊断实验设备、监护仪、植入式胰岛素泵,以及心脏起搏器。

关键字:尺寸  功耗  可靠  固件  小型  传感  FLASH

编辑:吕海英 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/news/consumer/200805/article_21081.html
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