通过半定制化系统级封装(SIP)器件解决病人监护应用的技术挑战

作者：Jakob Nielsen时间：2015-12-11来源：电子产品世界收藏

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/284246.htm

　　行业分析Allied Market Research最近发布的一份报告预测，全球移动医疗市场从现在起的10年间年复合增长率(CAGR)将达到33.5%。移动医疗的好处被广泛认可。通过这种技术，在病人的家里，慢性病可得以监测，或可以绘图记录病人治疗/手术恢复的进展情况，而以前这必须在定点照护设施进行(如医院、诊所等)。

　　移动医疗意味着医生和临床医师无需出行，就可获得他们需要的关于病人心血管问题或糖尿病的准确、全面的数据，从而将不便减少到最小，并避免可能引起潜在创伤的情况。但这不仅令病人得益。在人口老龄化问题需要解决，和可用资源往往非常有限的情况下，移动医疗也有利于医疗专业人员。移动医疗为他们提供了高效的方法，以收集重要的患者信息，同时减少了会诊时间。

　　各种不同的医疗监测设备如今越来越盛行，包括心率监测仪、血糖监测仪、心电图仪等。为充分利用移动医疗提供的机会，医疗设备制造商需要由技术合作伙伴支持。将成为移动医疗基础的远程监测设备需要：

　　1. 高能效—其目的是保持尽可能长的电池使用时间

　　2. 紧凑—以致于当患者穿戴上监控设备不会有任何不适

　　3. 高性价比—以便它们可直击有吸引力的价位，促进更大的市场动力

　　4. 面向未来—可能需要包含附加功能，但无需对设计作昂贵的改动

　　这些标准对医疗半导体制造商施加相当大的压力。在过去，当他们提供实现监测/感测系统必要的IC技术时，为客户提供以下的其中一个方案：

　　1. 将许多标准分立元件结合在一起，如放大器IC、数据转换IC和电源管理IC。

　　2. 考虑实现一个完整的定制系统级芯片(SoC)方案。

　　这两种不同的选项当然都有显然的缺点。分立方案由于由现成的元件组成，将无法对它已被赋予的工作的特定功能进行优化。这意味着它不能达到期望的性能基准。此外，分立元件将占相当大的占板面积，而且功耗相当大。反之，定制方案将能提升性能水平，及最大限度地减小PCB空间，和显著降低功耗，但它将需要更长的开发周期、大量前期投资，和一定程度的风险(支付的初期费用可能难以确保所需的单位销量)。这使医疗设计团队陷入严重困境——要么牺牲系统性能，要么承受更高的成本。针对这一问题，有远见的半导体制造商已开始寻求折中的方法——使用更高集成度的定制SoC方案，可兼并分立方案的快速生产周期和更低成本的优势。

　　安森美半导体通过采用极为先进的芯片堆叠技术，已能解决这问题。公司推出了多芯片系统级封装(SiP)方案，包含便携式医疗系统设计规定的许多关键元件。安森美半导体的Struix产品包含一个微控制器、一个定制设计的模拟前端(AFE)和一个32位专用标准产品(ASSP)，互相堆叠在一个紧凑的6mm x 6mm QFN封装。

　　Struix ULPMC10微控制器能通过32位ARM® Cortex®-M3核处理采集到的数据，这32位ARM® Cortex®-M3工作频率高达30MHz。它可提供512k 字节片上闪存和24k字节静态随机存储器(SRAM)，可存储重要的程序和用户数据。它还包含一个3路输入的12位模数转换器(ADC)、一个实时时钟、一个锁相环和一个温度传感器。它超低的动态和静态功耗极其适用于电池供电的便携式操作——病人监测任务。微控制器在工作时仅消耗200 µA/MHz，在待机时低于500 nA。该方案的灵活性源于其微控制器。它易于将来的更新，不会影响AFE，通过以出现的下一代微控制器替换。