醫(yī)療半導體市場潛力大 便攜式應用最熱門
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英飛凌汽車電子生態(tài)圈
Altera公司亞太區(qū)高級市場經(jīng)理陳國裕
AMS(奧地利微電子)公司中國區(qū)總經(jīng)理徐鳳林
Fairchild(飛兆半導體)公司現(xiàn)場應用工程師EdSuckow
Maxim公司策略營銷主管JohnDiCristina
Microchip公司醫(yī)療產(chǎn)品事業(yè)部高級戰(zhàn)略和產(chǎn)品市場經(jīng)理SteveKennelly
TI公司半導體事業(yè)部MSP430市場拓展專員鮑震
Xilinx(賽靈思)公司亞太區(qū)Virtex市場高級經(jīng)理鄒志雄
市場增長潛力巨大
●健康需求推動市場發(fā)展
●醫(yī)療半導體應用比例增加
陳國裕醫(yī)療電子不僅僅是在中國，而且在全球范圍都有很好的增長潛力。這有以下幾個原因：一是全球總?cè)丝诘臄?shù)量在不斷增長的同時，人口老齡化現(xiàn)象也非常突出，這些老齡化人口對醫(yī)療有非常大的需求。二是現(xiàn)在人們對疾病預防以及早發(fā)現(xiàn)和早治療的觀念非常認同，這也促進了對檢查診斷等基本醫(yī)療儀器，如X光、超聲波、CT、PET、MRI等的需求。三是目前醫(yī)療儀器的升級及更新也給市場帶來了需求，例如，超聲波儀器以前屏幕是黑白的，現(xiàn)在則都換成了彩色的。
徐鳳林近年來，醫(yī)療設備的診斷能力取得了長足的進步，尤其是高精度模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片和高敏感度的傳感器接口有了廣泛應用，使得如CT掃描診斷儀，數(shù)字X光機等在診斷技術上有了顯著的提高。我們預計醫(yī)療電子和醫(yī)療半導體市場總體上呈現(xiàn)逐年平穩(wěn)增長的態(tài)勢。
過去三年來，醫(yī)療電子市場取得了長足增長，預計將會繼續(xù)增長。根據(jù)我們的信息來源，2006年全球醫(yī)療電子產(chǎn)品中的半導體含量為40億美元，約占半導體總銷售額的1.63%。這較2005年大幅增長了16.1%，而預計2007年醫(yī)療半導體的增長幅度約為8.2%。
醫(yī)療保健產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是從醫(yī)院的檢驗科進入醫(yī)生的辦公室，進而步入家庭，為病人提供便利。技術的發(fā)展推動了便攜式醫(yī)療終端的應用，使患者在家中或外出時可以隨時使用醫(yī)療設備。顯然，高集成度以及低功耗將是此類產(chǎn)品的關鍵，而精度和一致性也是這類產(chǎn)品取得成功的重要因素。
現(xiàn)在，醫(yī)療電子設備市場正經(jīng)歷著前所未有的飛速發(fā)展。
這其中，兩方面的技術創(chuàng)新成為不可忽視的推動力量。一方面，生物醫(yī)學研究在人類生理學解密方面取得了巨大的進展，并確認了潛在的新型治療診斷儀器。另一方面，電子技術的發(fā)展幫助人們成功制造出這些新型設備。因此，醫(yī)療應用得以成為目前半導體市場增長最快速的領域之一。半導體產(chǎn)品在醫(yī)療設備領域的應用以每年11%的速度增長。
鮑震最近，醫(yī)療電子和醫(yī)療半導體市場出現(xiàn)的令人興奮的進展有以下幾個方面：繼血壓計之后，血糖儀、血氧儀和ECG監(jiān)測儀已經(jīng)走向家庭；應用于醫(yī)療電子產(chǎn)品中的MCU性能更強，功耗更低；出現(xiàn)了應用于醫(yī)療電子產(chǎn)品中集成USB接口的MCU；醫(yī)療電子產(chǎn)品集成無線功能的擴展；醫(yī)療電子產(chǎn)品中語音提示功能的出現(xiàn)和發(fā)展。
鄒志雄醫(yī)療電子市場是一個穩(wěn)定的市場，它不像消費類電子產(chǎn)品那樣容易形成泡沫并快速破滅，雖然該產(chǎn)業(yè)的投資回報期較長，但它可能為參與者提供比其他商業(yè)領域更穩(wěn)定和更持久的回報。從全球來看，美國、歐洲和日本仍是醫(yī)療電子的主力市場，但以中國、印度等為代表的亞太地區(qū)的醫(yī)療電子市場近幾年一直保持著較高的增長速度，成為帶動全球市場增長的重要區(qū)域。與全球市場相比，中國醫(yī)療電子市場的增速更高，未來中國在全球醫(yī)療電子市場所占份額將不斷上升。在醫(yī)療半導體市場，增長速度最快的是家庭監(jiān)護和診斷設備、遙測技術和診斷成像應用。
FPGA和MCU應用廣泛
●影像領域FPGA增長最快
●MCU將集成外圍設備
鄒志雄在醫(yī)療電子領域，大型醫(yī)療電子設備的需求正在不斷上升，而借助于有線和無線網(wǎng)絡以及新的移動處理器技術，新的移動終端設備已經(jīng)在醫(yī)院開始得到應用。另外消費類醫(yī)療電子也在逐步升溫，并有望真正推動醫(yī)療電子市場突飛猛進。
據(jù)市場調(diào)研公司Frost&Sullivan發(fā)表的一份研究報告，在成長中的醫(yī)療影像(medicalimaging)半導體市場，F(xiàn)PGA可能是增長最快的領域。報告預測，2008年該市場的銷售額將達到19.5億美元。由于買家將超聲系統(tǒng)和核磁共振影像掃描儀等昂貴的高端設備視為長期投資，半導體供應商將必須向這些客戶提供定期升級并加快產(chǎn)品上市速度。定期升級要求系統(tǒng)采取靈活的架構(gòu)，因此FPGA可能會大顯身手。報告預計FPGA將是增長最快的領域之一，已開始取代其他一些技術。
分析師SwaminathanSrinivasan說：“FPGA是可編程的、靈活的和可重新使用的，后期的許多升級工作只涉及軟件的改變。這使其相對于ASIC具有顯著優(yōu)勢，因為ASIC供應商發(fā)現(xiàn)難以滿足醫(yī)療影像產(chǎn)品供應商頻繁的升級要求?！?nbsp;
同時，更重要的是，高端醫(yī)療影像設備需要3D彩色圖像重建，也就是說，更高的DSP計算能力、更大的內(nèi)存帶寬及更高的數(shù)據(jù)速率缺一不可。高端FPGA，如賽靈思的Virtex-5產(chǎn)品系列，帶有串行收發(fā)器、專用的DSP邏輯資源和低延時內(nèi)存控制器，這將大大推動醫(yī)療半導體市場成長。
陳國裕一般的醫(yī)療系統(tǒng)原來都非常簡單。例如，設計一個超聲波儀器，因為輸入部分是一個圖像等模擬信息，所以儀器中一定要有模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，它將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后數(shù)字信號經(jīng)過一個高速數(shù)字接口，進入信號處理器中進行處理，例如做一個3D處理。
之后，做完濾波，信號就顯示在顯示器上，或是經(jīng)過以太網(wǎng)傳送到別的系統(tǒng)上。
我們看到醫(yī)療電子對不同器件的需求有如下幾個特點：
一是基本上每個系統(tǒng)都會用到單獨的A/D轉(zhuǎn)換芯片。為什么呢？因為每個客戶對A/D的需求不同，作為FPGA廠商，我們很難做每個客戶都能夠用的A/D；此外，我們的FPGA，例如Stratix都采用90nm的CMOS工藝，而A/D采用模擬工藝，工藝上有很大不同。因此，我們的建議是，A/D與FPGA分開會比較好，A/D器件會有自己的市場。
二是在信號處理方面，可以用DSP，也可以用FPGA。但FPGA在信號的同步處理方面有優(yōu)勢。DSP只有一個時鐘周期，F(xiàn)PGA有多個，因此，F(xiàn)PGA可以同步做很多信號處理，這樣，采用FPGA效率非常高。如果要完成高性能的信號處理，F(xiàn)PGA會更好些。從客戶的應用上看，一個FPGA相當于兩三個DSP。
鮑震MCU產(chǎn)品在醫(yī)療電子市場的應用將一般不只是簡單的MCU，而是會集成一些外圍的設備，總線擴展式的MCU會逐漸退出市場。
徐鳳林我們非?？春冕t(yī)療電子市場未來的發(fā)展并提供高性能的模擬解決方案。目前，我們著重于CT掃描儀、數(shù)字X光機、便攜式血糖儀以及心律監(jiān)測等領域的應用。
ESD和低功耗是需求重點
●便攜式醫(yī)療設備逐漸流行
●高集成度是重要因素
便攜式醫(yī)療設備需要堅固耐用及現(xiàn)成可用的半導體產(chǎn)品。用于醫(yī)療設備設計的產(chǎn)品必須能夠長期供貨。ESD和功耗是用于便攜式醫(yī)療設備的半導體器件的主要考慮因素，ESD之所以重要的原因在于醫(yī)療設備的使用壽命較長，且需要在使用過程中防止逆向電流的損壞事件。功耗也是一個關鍵因素，因為許多醫(yī)療設備都是采用電池供電，延長電池使用壽命非常重要。
徐鳳林在便攜產(chǎn)品方面，主要要求是使用優(yōu)越的電源管理方案，延長電池的使用壽命；使用高敏感度傳感器接口芯片滿足精度要求；以及我們力求用高質(zhì)量、高性能的元器件來滿足各醫(yī)療領域上的設計要求。家庭醫(yī)療設備方面的半導體產(chǎn)品的靈活性、高性價比以及易設計性是我們重點關注的地方。
鮑震便攜式醫(yī)療設備產(chǎn)品對半導體產(chǎn)品提出的主要要求是高性能和低功耗。應用于家庭醫(yī)療設備的半導體產(chǎn)品則主要要求集成度高、高性能和低功耗。
陳國裕一般來說，醫(yī)療系統(tǒng)都非常龐大，但我們看到的一個趨勢是便攜式、低成本的產(chǎn)品也漸漸流行起來。便攜醫(yī)療產(chǎn)品可分為兩種：一種是手持產(chǎn)品，例如用于患者監(jiān)控的產(chǎn)品，像測量脈搏、血壓等的產(chǎn)品，醫(yī)生可以隨身攜帶；另一種則不一定能夠隨身攜帶，但它們是低成本、簡單的設備，一般用于設備較簡單的醫(yī)院。我們看到中國客戶在做這兩種產(chǎn)品。如果是可以隨身攜帶的產(chǎn)品，它們的要求是低功耗，這樣系統(tǒng)上只要用電池就可以了。此外，此類設備不需要太高的性能，例如用黑白屏就可以了。我們的FPGA在超聲波、PM及患者旁的監(jiān)控器等便攜式產(chǎn)品中被采用得比較多。
在醫(yī)療電子的設計方面，有三個設計策略非常重要：一是要采用模塊化設計方法，采用這種方法，可以在基本的平臺上設計出不同型號的產(chǎn)品；二是背板設計方法，每個大系統(tǒng)一般都會有背板，在這上面可以插很多不同的板，它可以使系統(tǒng)的速度很快；三是便攜產(chǎn)品，這些系統(tǒng)一般希望采用SOPC，并且是低功耗器件。
現(xiàn)在，便攜式醫(yī)療電子設備層出不窮，產(chǎn)品也日益普及。隨著時間的推移，越來越多的人將使用醫(yī)療電子產(chǎn)品來呵護自己的身體健康。與此同時，醫(yī)療電子設備的發(fā)展將會趨于更加小巧、更加智能且更易于連接。由于電池是便攜式醫(yī)療電子設備最大最重的部件之一，低功耗將成為未來集成電路設計中至關重要的一個因素。此外，鑒于許多便攜式醫(yī)療電子設備將被應用于醫(yī)院以外的場所，因此產(chǎn)品必須易于使用，讓那些沒有經(jīng)過多少醫(yī)療培訓的人們也能輕松操作。這就意味著這些設備的集成電路功能必須足夠強大，即使在低功耗的情況下，也能支持更多的計算處理工作。
今年，我們計劃推出數(shù)百種新型集成電路，以幫助我們的客戶滿足各自市場的不同需求，其中也包括便攜式醫(yī)療設備。新推出的集成電路將涵蓋精準模擬放大器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器件以及電源管理元件等。盡管Microchip的部分現(xiàn)有16位單片機產(chǎn)品已堪稱市場上同類產(chǎn)品中最強的產(chǎn)品，但我們?nèi)岳^續(xù)致力于擴展16位單片機產(chǎn)品組合。所有這些新產(chǎn)品將促成令人激動的技術創(chuàng)新，推動新型便攜醫(yī)療電子設備的發(fā)展。
主流廠商加快布局
●數(shù)家廠商成立醫(yī)療產(chǎn)品部
●醫(yī)療技術與電子技術不斷融合
Maxim的新產(chǎn)品將提供更高的集成度，可以在更低的電壓下保持正常工作，具備更低的功耗。所有這些產(chǎn)品都極大地簡化了設計，具有更高的可靠性。
由于某些特定原因，醫(yī)療產(chǎn)品市場的變化并不是很快。就血糖儀市場而言，將更加強調(diào)不同場合的測試以及連續(xù)監(jiān)測。至于應該放置在體外或是植入體內(nèi)，主要取決于哪種方法更有利于連續(xù)監(jiān)控。最終目標是在保證連續(xù)監(jiān)控的條件下，根據(jù)需要通過胰島素泵向體內(nèi)輸入胰島素。Maxim所提供的產(chǎn)品和技術將是成功實現(xiàn)這一目標的關鍵。
Maxim新推出的產(chǎn)品包括MAX1358、MAX1359、MAX1360、MAX1329、MAX1330、MAX1331等。這些產(chǎn)品都是高度集成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，內(nèi)部包含了信號調(diào)理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、實時時鐘、用戶接口、電源管理以及系統(tǒng)支持。這些器件與微控制器，如MAXQ2000配合使用，可構(gòu)成完整的解決方案，在主電池電壓低至1.8V時仍能保持正常工作。血糖測量是此類器件的典型應用之一。
陳國裕我們有三大業(yè)務部門，其中一個名為CSTMM的部門負責測試測量儀器，其中一個重點關注的領域就是醫(yī)療電子，我們隨時聽取客戶的建議，例如RAM要多少，LE要多少，I/O要多少，需要什么封裝，然后根據(jù)客戶的需求來設計FPGA。
Microchip成立了專門的醫(yī)療產(chǎn)品事業(yè)部，通過與醫(yī)療設備制造商的密切合作來應對醫(yī)療電子市場出現(xiàn)的種種挑戰(zhàn)。而此前，醫(yī)療市場的廣大用戶均已認識到使用Microchip半導體產(chǎn)品的諸多益處，包括：封裝小巧，通過納瓦技術實現(xiàn)低功耗，以及利用諸如以太網(wǎng)、USB、ZigBee無線網(wǎng)絡協(xié)議、IrDA紅外線協(xié)議和控制器局域網(wǎng)(CAN)等在內(nèi)的片上通信外設輕松地為產(chǎn)品增添連接性能。
半導體產(chǎn)品的變化速度遠遠超過醫(yī)療設備產(chǎn)品。通常，元器件供應商傾向于提供以其最新工藝技術生產(chǎn)的最新產(chǎn)品。
而另一方面，醫(yī)療設備產(chǎn)品的設計人員卻希望采用已投入市場一段時間并有著良好市場記錄的元件來進行設計。同樣，在新的醫(yī)療設備通過美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)審核并投入量產(chǎn)之后，制造商往往不太愿意接受元件的任何改變。最終，醫(yī)療技術和電子技術的不斷融合將成為必然的趨勢。生物醫(yī)學研究人員目前正繼續(xù)努力探索治療疾病的新方法，而電子領域的研究人員也將不斷開發(fā)出新的醫(yī)療設備，使這些新的治療方法得以應用。兩個領域的工程師攜手合作，將推動醫(yī)療保健領域朝著超出我們當前想象的方向發(fā)展。
以橫向應用和通用為理念設計的Microchip半導體產(chǎn)品可廣泛適用于各種領域。具體的醫(yī)療應用實例包括：植入設備(心律控制、神經(jīng)刺激、藥物輸送和肥胖治療)；便攜式設備(診斷成像、有氧治療和病患監(jiān)護)；家用設備(生命體征監(jiān)測、疾病控制、康復、遵醫(yī)用藥監(jiān)控和醫(yī)療信息查詢終端)；安防(消耗品檢驗和數(shù)據(jù)保密)。
一般情況下，醫(yī)療電子設備的發(fā)展始于化學、生物或傳感技術的前進，而上述領域的專家卻往往并不熟悉電子產(chǎn)品的設計。Microchip開發(fā)工具一直以非常易于掌握及與所有8位/16位單片機產(chǎn)品相兼容而享譽業(yè)界，這將有助于大大降低開發(fā)風險。質(zhì)量是選擇集成電路解決方案時需要考慮的另一個重要因素。Microchip已獨立通過ISO/TS-16949質(zhì)量體系認證，充分印證了我們致力于提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的承諾。
鮑震TI公司的MSP430產(chǎn)品有四大特點：超低功耗；高集成度；16位RISC內(nèi)核；簡單易用。MSP430產(chǎn)品被廣泛地應用在各個領域，包括耳溫槍、血壓計、血糖計、血氧計、便攜ECG監(jiān)測儀、胎心監(jiān)測儀和低頻理療儀等。
在醫(yī)療半導體方面，TI推出了一系列模擬產(chǎn)品和MCU產(chǎn)品。其中，模擬產(chǎn)品主要有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口集成電路、運算放大器和電源管理等。例如，OPA365是一款高精度運算放大器，該器件采用創(chuàng)新的零交越、單輸入架構(gòu)，從而實現(xiàn)無跳變軌至軌性能。OPA365具有超低失真(僅為0.0006%THD+N)、極低噪聲(4.5nV/rtHz)、50MHz增益帶寬，因而適用于多種單電源應用，包括數(shù)據(jù)采集、測試測量及便攜式醫(yī)療系統(tǒng)等。ADS8372是業(yè)界最高線性度的16位逐次逼近ADC。該器件能夠在-40℃至+85℃的整個工業(yè)溫度范圍內(nèi)提供多種卓越特性，如16位無丟失碼性能、600Kbps數(shù)據(jù)速率，小于0.75LSB(最大值)的積分非線性(INL)和小于0.5LSB(最大值)的差分非線性度(DNL)。該器件適用于各種先進的實時應用，如醫(yī)療影像、高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。
去年，TI公司成立了總部位于美國達拉斯的醫(yī)療產(chǎn)品部，這在全球頂級半導體廠商中并不多見，表明了TI公司對該市場的重視。
鄒志雄作為可編程邏輯領域的領導廠商，賽靈思的產(chǎn)品特別注重可靠性、低功耗及高性能，這與醫(yī)療電子市場的需求不謀而合。同時，賽靈思的優(yōu)勢也在于為小批量及中等規(guī)模醫(yī)療設備提供成本優(yōu)化的FPGA作為高性能、現(xiàn)成的可重置DSP。
飛兆半導體并沒有設立專門的醫(yī)療產(chǎn)品部門，不過，飛兆半導體的許多產(chǎn)品可為醫(yī)療應用帶來巨大的優(yōu)勢。我們了解到醫(yī)療應用領域的全球主要IC發(fā)展趨勢是減小封裝尺寸、增強ESD保護和提高能效，而掌握這一發(fā)展趨勢，飛兆半導體將利用其廣泛的功率和信號通道產(chǎn)品系列，針對這個市場提供所需的解決方案。
徐鳳林奧地利微電子公司有專門的工業(yè)醫(yī)療電子事業(yè)部，擁有專業(yè)的醫(yī)療電子應用研究團隊。目前，醫(yī)療電子市場主要集中在歐美地區(qū)和亞洲的部分地區(qū)，我們將繼續(xù)著重于大型的醫(yī)療設備和便攜式產(chǎn)品的研究和應用。
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