當前，在人口老齡化和人類平均壽命延長的趨勢下，人們更加注重醫(yī)療及保健,，政府也大力推進健康保險改革,，醫(yī)療支出增多。醫(yī)療設(shè)備則呈現(xiàn)出更“智能”、便攜、無線連接等個性化的發(fā)展趨勢，這需要更高集成度,、小型化、高能效,、嵌入無線功能的醫(yī)療半導(dǎo)體支持,，可穿戴醫(yī)療也應(yīng)運而生,。

　　安森美半導(dǎo)體“一站式”完整的硅方案

　　安森美半導(dǎo)體憑借超過30年的定制硅經(jīng)驗，將硅引入生活,，提供定制的混合信號專用集成電路(ASIC),、用于系統(tǒng)小型化的先進封裝、助聽器數(shù)字信號處理(DSP)系統(tǒng),、定制的和半定制的超低功耗存儲器,、增值的前后端代工服務(wù)、用于降低無線功耗的有源天線調(diào)諧,、分立元件,、專用標準產(chǎn)品(ASSP)，以及相應(yīng)的軟硬件,、固件等“一站式” 具備醫(yī)療級品質(zhì)及可靠性的完整方案,，并針對當前市場需求，專注于便攜式,、個人醫(yī)療設(shè)備,。

　　圖1：安森美半導(dǎo)體專注于便攜式、個人醫(yī)療設(shè)備

　　聽力健康

　　1.  趨勢

　　助聽器設(shè)計人員面臨尺寸,、功耗及功能等多方面的設(shè)計挑戰(zhàn),。常見的助聽器類型有耳背式(Behind-The-Ear, BTE)和耳內(nèi)式(In-The-Ear, ITE)，前者占市場銷量的75%至80%,，后者占市場銷量的20%至25%。另外還有眼鏡式,、口袋式和人工耳蝸等替代類型,。隨著嬰兒潮一代開始采用助聽器，更小巧的耳道內(nèi)置受話器(RIC)及新的耳道內(nèi)不可見(IIC)類型更受歡迎,，半導(dǎo)體廠商應(yīng)轉(zhuǎn)至65 nm或更小節(jié)點的工藝及采用微型化封裝技術(shù),。為助聽器添加無線通信及互通互聯(lián)功能需要互操作性及先進的封裝技術(shù)，當前多采用2.4 GHz,、900 MHz及帶藍牙繼電器器件的近場磁感應(yīng)(NFMI),。此外，完全自動化及更“智能”的趨勢需增加處理功率及算法復(fù)雜度,，如音量控制及信號處理自動適配聲音環(huán)境,，令用戶更舒適。

　　圖2：助聽器款式

　　2. 數(shù)字助聽器工作原理

　　首先,，由一個麥克風(fēng)接收的聲波被轉(zhuǎn)換成電信號,，DSP系統(tǒng)內(nèi)的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器將信號轉(zhuǎn)換為以0和1表示的二進制形式，該數(shù)字形式經(jīng)過DSP系統(tǒng)的數(shù)學(xué)運算進行分析和處理,，放大用戶特定的頻率,，同時消除反饋和噪聲,，然后該數(shù)字流被DSP系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器重新轉(zhuǎn)換為電信號，接收器將該信號重新轉(zhuǎn)換為聲波,。整個過程發(fā)生在幾毫秒內(nèi),，助聽器用戶不會察覺到任何延遲。

　　圖3：助聽器框圖

　　3. 安森美半導(dǎo)體助聽器方案

　　安森美半導(dǎo)體傳承自20世紀70年代的助聽器行業(yè)服務(wù)經(jīng)驗,，是助聽器市場領(lǐng)先的硅方案供應(yīng)商,，提供典型的助聽器所需的DSP芯片、處理語音算法的軟件及外圍元件(如射頻IC,、EEPROM,、可充電電池的電源管理IC)，并針對市場需求研發(fā)出世界上首款無線助聽器及可充電的方案用于助聽器,。

　　安森美半導(dǎo)體的助聽器DSP系統(tǒng)主要有Ayre,、Rhythm和Ezairo三個系列，前兩個系列可提供包括先進的信號處理算法的預(yù)配置方案,，能實現(xiàn)多個混合選擇和特性捆綁,，而Ezairo是完全可編程的方案，能實施專有/定制的算法,。

　　圖4：安森美半導(dǎo)體的助聽器DSP系統(tǒng)

　　如無線音頻處理器Ezairo 7150 SL基于Ezairo 7100開放式可編程的24位混合信號DSP平臺,，為助聽器和人工耳蝸植入提供無線連接。Ezairo 7150 SL連接范圍在5-10米之間,，支持兩大先進的無線特性：

　　1). 通過藍牙低功耗控制(CoBLE),，令用戶能從任何支持藍牙低功耗(BLE)的智能手機控制助聽器功能，如音量控制,、程序改變,、電池狀態(tài)、找到我(定位助聽器),、來電鈴聲或短信提醒等

　　2). 支持通過遠程接收器的立體聲音頻串流,。這特性使用2.4 GHz的專用協(xié)議，使用戶能從任何外部音頻設(shè)備(如智能手機,、電視)串流立體聲音樂或通過遠程適配器拾取聲音,。

　　用戶可同時進行音頻串流和藍牙低功耗控制。安森美半導(dǎo)體提供BTE無線助聽器的完整參考設(shè)計,，包括軟件,、硬件和固件，以簡化設(shè)計和加快上市,。

　　移動醫(yī)療

　　1. 便攜式醫(yī)療設(shè)備

　　根據(jù)人口統(tǒng)計數(shù)據(jù),，中國60歲以上人口所占的百分比將由1950年的8%增加到2050年的21%。這類人群由于年事已高或行動不便,，卻又需要經(jīng)常檢測身體狀況,，便攜式醫(yī)療設(shè)備如血糖儀,、血壓計、透皮給藥等可使用戶在家自己監(jiān)測和治療,，免卻經(jīng)常外出看醫(yī)生的不便,。

　　針對便攜式醫(yī)療應(yīng)用，安森美半導(dǎo)體提供半定制的ASIC方案——Struix,。該方案將定制的模擬前端(AFE)堆疊在標準的MCU上,，解決特定的傳感器接口需求，同時比全定制的系統(tǒng)級芯片(SoC)方案縮短設(shè)計時間,，降低開發(fā)風(fēng)險和相關(guān)成本,。

　　圖5：可穿戴醫(yī)療半定制ASIC – Struix

　　值得一提的是，基于Struix,，安森美半導(dǎo)體可提供先進的封裝技術(shù)用于尺寸,、性能和系統(tǒng)集成度重要的醫(yī)療應(yīng)用設(shè)計，如3D封裝在同一封裝將不同的硅芯片和分立元件連接在一起,，通過縮減信號距離大大節(jié)省空間并提升電氣性能,。而系統(tǒng)級封裝(SiP)可簡化微型助聽器裝配流程，適用于所有助聽器類型,。

　　2. 可穿戴技術(shù)用于醫(yī)療

　　可穿戴電子趨勢作為市場的熱點也不容忽略,，其應(yīng)用主要包括健身和健康如體育運動和活動監(jiān)測、心率監(jiān)測器,、智能服裝,、睡眠傳感器、體重指數(shù)(BMI)和生命體征,，以及信息娛樂如智能手表,、擴增實境(AR)頭戴式設(shè)備、智能眼鏡,、可穿戴成像設(shè)備等。安森美半導(dǎo)體在這方面也有相應(yīng)的產(chǎn)品,，如串行SRAM已在索尼量產(chǎn)的智能手表中得以應(yīng)用,，BelaSigna 300被嵌入高通發(fā)布的Toq智能手表，提供醫(yī)療級品質(zhì),。

　　安森美半導(dǎo)體用于可穿戴電子及個人消費類音頻等應(yīng)用的音頻方案,，包括可編程類和R系列兩類，具有卓越的音頻清晰度及領(lǐng)先業(yè)界的低功耗,?？删幊填惾鏐elaSigna 300提供設(shè)計靈活性，計算效率高,，其音頻保真度可保留細節(jié)以提供最佳音頻信號,；R系列先進的降噪特性可提供清晰無雜音的聲音 ,，易于集成，可即插即用,，多功能語音捕獲功能保證在任何場景使用都不降低語音,。

　　安森美半導(dǎo)體的“一直開一直聽”語音觸發(fā)方案BelaSigna R281為電子設(shè)備添加一直開啟的語音觸發(fā)功能，且功耗低于300 μW,，優(yōu)化便攜式設(shè)備的待機電池使用時間,。該方案識別經(jīng)用戶培訓(xùn)后的單個觸發(fā)短語，當檢測到關(guān)鍵短語語音時發(fā)出“喚醒”信號,，然后,，智能手機的原生語音識別系統(tǒng)處理該語音接口。BelaSigna R281的PCB占板面積很小,，易于導(dǎo)入設(shè)計,，適合用于小巧的可穿戴設(shè)備。

　　3. 智能醫(yī)療

　　在“智能醫(yī)療”的趨勢下,，血糖檢測儀,、起搏器和除顫器、復(fù)蘇背心等可穿戴醫(yī)療的監(jiān)測信號現(xiàn)在可通過BLE從治療或診斷設(shè)備直接到護理監(jiān)測儀,，甚至到消費者手機,。智能手機將推動病人監(jiān)護如心臟監(jiān)測、連續(xù)血糖檢測(CGM)等的增長,，新的應(yīng)用程序獲監(jiān)管機構(gòu)批準將推動理療如離子導(dǎo)入,、胰島素給藥、電刺激等的增長,。例如LifeWatch V使用戶能夠進行體溫,、脂肪分布、壓力,、心率,、血氧飽和度、心電圖,，以及血糖與血壓的自測并提供用藥提醒,；三星的S Health應(yīng)用程序可監(jiān)測個人健身數(shù)據(jù)，跟蹤健康統(tǒng)計數(shù)據(jù),，并提供用戶數(shù)據(jù)的圖形化結(jié)果,。對于這類應(yīng)用，安森美半導(dǎo)體將提供BLE方案,，具有超低待機電流和超低功耗,，工作循環(huán)快速接通，可與公司的微控制器、AFE無縫工作,。

　　植體

　　植體應(yīng)用主要包括除顫器及心臟起搏器,、神經(jīng)刺激器、可注射監(jiān)測器,、和可吸入電子等,。安森美半導(dǎo)體為植體制造商提供ASIC設(shè)計和代工、超低功耗SRAM,、多通道瞬態(tài)浪涌抑制器和定制的醫(yī)療分立元件,。

　　其中，超低功耗SRAM從64 kB至8 Mb 密度,，可無限次擦寫,，優(yōu)化實現(xiàn)工作電壓低至1 V的超低功耗運行，8 Mb SRAM的漏電流典型值僅約100 nA,。這是安森美半導(dǎo)體以品質(zhì)為導(dǎo)向,、量產(chǎn)超過10年的成熟技術(shù)。

　　結(jié)論

　　在社會人口老齡化及相應(yīng)的體制的推動下,，可穿戴醫(yī)療成為一種趨勢,。安森美半導(dǎo)體與市場緊密聯(lián)系，與時俱進,，以廣博的醫(yī)療行業(yè)經(jīng)驗和設(shè)計專長,、豐富的知識產(chǎn)權(quán)陣容，將硅引入生活,，專注于聽力健康,、移動醫(yī)療及植體等個人便攜式醫(yī)療應(yīng)用，提供低功耗,、小封裝,、具備無線連接及智能化特性的醫(yī)療級品質(zhì)的硅方案，并通過全球技術(shù)團隊支援醫(yī)療設(shè)備設(shè)計人員進行個性化的醫(yī)療創(chuàng)新,。