发布于：2008/7/28 14:38:48 | 1408 次阅读
英特尔公司前CEO贝瑞特曾经预言，医疗产品将带动半导体产业快速增长。飞利浦公司也通过出售半导体业务将精力集中在医疗和消费电子业务上，可以预见，医疗半导体市场将成为半导体产业发展的一大热点。
那么，医疗电子和医疗半导体市场最近取得的令人兴奋的进展有哪些？主流半导体公司如何预测医疗电子和医疗半导体市场的规模？DSP、无线技术、高模拟器件(HPA)、FPGA等产品在医疗电子市场的应用前景如何？便携式医疗设备产品对半导体产品主要提出哪些要求？主流半导体供应商对医疗半导体市场有哪些规划？本报特邀请的半导体厂商就上述问题发表见解。
Altera公司亚太区市场经理陈国裕
AMS(奥地利微电子)公司中国区总经理徐凤林
Fairchild(飞兆半导体)公司现场应用工程师Ed Suckow
Maxim公司策略营销主管John Di Cristina
Microchip公司医疗产品事业部战略和产品市场经理Steve Kennelly
TI公司半导体事业部MSP430市场拓展专员鲍震
Xilinx(赛灵思)公司亚太区Virtex市场经理邹志雄
市场增长潜力巨大
健康需求推动市场发展
医疗半导体应用比例增加
陈国裕
医疗电子不仅仅是在中国，而且在范围都有很好的增长潜力。这有以下几个原因：一是总人口的数量在不断增长的同时，人口老龄化现象也非常突出，这些老龄化人口对医疗有非常大的需求。二是现在人们对疾病预防以及早发现和早治疗的观念非常认同，这也促进了对检查诊断等基本医疗仪器，如X光、超声波、CT、PET、MRI等的需求。三是目前医疗仪器的升级及更新也给市场带来了需求，例如，超声波仪器以前屏幕是黑白的，现在则都换成了彩色的。
徐凤林
近年来，医疗设备的诊断能力取得了长足的进步，尤其是高模拟数字转换芯片和高敏感度的传感器接口有了广泛应用，使得如CT扫描诊断仪，数字X光机等在诊断技术上有了显著的提高。我们预计医疗电子和医疗半导体市场总体上呈现逐年平稳增长的态势。
过去三年来，医疗电子市场取得了长足增长，预计将会继续增长。根据我们的信息来源，2006年医疗电子产品中的半导体含量为40亿美元，约占半导体总销售额的1.63%。这较2005年大幅增长了16.1%，而预计2007年医疗半导体的增长幅度约为8.2%。
医疗保健产品的发展趋势是从医院的检验科进入医生的办公室，进而步入家庭，为病人提供便利。技术的发展推动了便携式医疗终端的应用，使患者在家中或外出时可以随时使用医疗设备。显然，高集成度以及低功耗将是此类产品的关键，而和一致性也是这类产品取得成功的重要因素。
现在，医疗电子设备市场正经历着前所未有的飞速发展。这其中，两方面的技术创新成为不可忽视的推动力量。一方面，生物医学研究在人类生理学解密方面取得了巨大的进展，并确认了潜在的新型治疗诊断仪器。另一方面，电子技术的发展帮助人们成功制造出这些新型设备。因此，医疗应用得以成为目前半导体市场增长最快速的领域之一。半导体产品在医疗设备领域的应用以每年11%的速度增长。
鲍 震
最近，医疗电子和医疗半导体市场出现的令人兴奋的进展有以下几个方面：继血压计之后，血糖仪、血氧仪和ECG监测仪已经走向家庭；应用于医疗电子产品中的MCU性能更强，功耗更低；出现了应用于医疗电子产品中集成USB接口的MCU；医疗电子产品集成无线功能的扩展；医疗电子产品中语音提示功能的出现和发展。
邹志雄
医疗电子市场是一个稳定的市场，它不像消费类电子产品那样容易形成泡沫并快速破灭，虽然该产业的投资回报期较长，但它可能为参与者提供比其他商业领域更稳定和更持久的回报。从来看，美国、欧洲和日本仍是医疗电子的主力市场，但以中国、印度等为代表的亚太地区的医疗电子市场近几年一直保持着较高的增长速度，成为带动市场增长的重要区域。与市场相比，中国医疗电子市场的增速更高，未来中国在医疗电子市场所占份额将不断上升。在医疗半导体市场，增长速度最快的是家庭监护和诊断设备、遥测技术和诊断成像应用。
FPGA和MCU应用广泛
影像领域FPGA增长最快
MCU将集成外围设备
邹志雄
在医疗电子领域，大型医疗电子设备的需求正在不断上升，而借助于有线和无线网络以及新的移动处理器技术，新的移动终端设备已经在医院开始得到应用。另外消费类医疗电子也在逐步升温，并有望真正推动医疗电子市场突飞猛进。
据市场调研公司Frost&Sullivan发表的一份研究报告，在成长中的医疗影像(medical imaging)半导体市场，FPGA可能是增长最快的领域。报告预测，2008年该市场的销售额将达到19.5亿美元。由于买家将超声系统和核磁共振影像扫描仪等昂贵的高端设备视为长期投资，半导体供应商将必须向这些客户提供定期升级并加快产品上市速度。定期升级要求系统采取灵活的架构，因此FPGA可能会大显身手。报告预计FPGA将是增长最快的领域之一，已开始取代其他一些技术。
分析师Swaminathan Srinivasan说：“FPGA是可编程的、灵活的和可重新使用的，后期的许多升级工作只涉及软件的改变。这使其相对于ASIC具有显著优势，因为ASIC供应商发现难以满足医疗影像产品供应商频繁的升级要求。”
同时，更重要的是，高端医疗影像设备需要3D彩色图像重建，也就是说，更高的DSP计算能力、更大的内存带宽及更高的数据速率缺一不可。高端FPGA，如赛灵思的Virtex-5产品系列，带有串行收发器、专用的DSP逻辑资源和低延时内存控制器，这将大大推动医疗半导体市场成长。
陈国裕
一般的医疗系统原来都非常简单。例如，设计一个超声波仪器，因为输入部分是一个图像等模拟信息，所以仪器中一定要有模数转换器件，它将信号转换为数字信号，然后数字信号经过一个高速数字接口，进入信号处
理器中进行处理，例如做一个3D处理。之后，做完滤波，信号就显示在显示器上，或是经过以太网传送到别的系统上。
我们看到医疗电子对不同器件的需求有如下几个特点：
一是基本上每个系统都会用到单独的A/D转换芯片。为什么呢？因为每个客户对A/D的需求不同，作为FPGA厂商，我们很难做每个客户都能够用的A/D；此外，我们的FPGA，例如Stratix都采用90nm的CMOS工艺，而A/D采用模拟工艺，工艺上有很大不同。因此，我们的建议是，A/D与FPGA分开会比较好，A/D器件会有自己的市场。
二是在信号处理方面，可以用DSP，也可以用FPGA。但FPGA在信号的同步处理方面有优势。DSP只有一个时钟周期，FPGA有多个，因此，FPGA可以同步做很多信号处理，这样，采用FPGA效率非常高。如果要完成高性能的信号处理，FPGA会更好些。从客户的应用上看，一个FPGA相当于两三个DSP。
鲍 震
MCU产品在医疗电子市场的应用将一般不只是简单的MCU，而是会集成一些外围的设备，总线扩展式的MCU会逐渐退出市场。
徐凤林
我们非常看好医疗电子市场未来的发展并提供高性能的模拟解决方案。目前，我们着重于CT扫描仪、数字X光机、便携式血糖仪以及心律监测等领域的应用。
ESD和低功耗是需求重点
便携式医疗设备逐渐流行
高集成度是重要因素
便携式医疗设备需要坚固耐用及现成可用的半导体产品。用于医疗设备设计的产品必须能够长期供货。ESD和功耗是用于便携式医疗设备的半导体器件的主要考虑因素，ESD之所以重要的原因在于医疗设备的使用寿命较长，且需要在使用过程中防止逆向电流的损坏事件。功耗也是一个关键因素，因为许多医疗设备都是采用电池供电，延长电池使用寿命非常重要。
徐凤林
在便携产品方面，主要要求是使用优越的电源管理方案，延长电池的使用寿命；使用高敏感度传感器接口芯片满足要求；以及我们力求用高质量、高性能的元器件来满足各医疗领域上的设计要求。家庭医疗设备方面的半导体产品的灵活性、高性价比以及易设计性是我们重点关注的地方。
鲍 震
便携式医疗设备产品对半导体产品提出的主要要求是高性能和低功耗。应用于家庭医疗设备的半导体产品则主要要求集成度高、高性能和低功耗。
陈国裕
一般来说，医疗系统都非常庞大，但我们看到的一个趋势是便携式、低成本的产品也渐渐流行起来。便携医疗产品可分为两种：一种是手持产品，例如用于患者监控的产品，像测量脉搏、血压等的产品，医生可以随身携带；另一种则不一定能够随身携带，但它们是低成本、简单的设备，一般用于设备较简单的医院。我们看到中国客户在做这两种产品。如果是可以随身携带的产品，它们的要求是低功耗，这样系统上只要用电池就可以了。此外，此类设备不需要太高的性能，例如用黑白屏就可以了。我们的FPGA在超声波、PM及患者旁的监控器等便携式产品中被采用得比较多。
在医疗电子的设计方面，有三个设计策略非常重要：一是要采用模块化设计方法，采用这种方法，可以在基本的平台上设计出不同型号的产品；二是背板设计方法，每个大系统一般都会有背板，在这上面可以插很多不同的板，它可以使系统的速度很快；三是便携产品，这些系统一般希望采用SOPC，并且是低功耗器件。
现在，便携式医疗电子设备层出不穷，产品也日益普及。随着时间的推移，越来越多的人将使用医疗电子产品来呵护自己的身体健康。与此同时，医疗电子设备的发展将会趋于更加小巧、更加智能且更易于连接。由于电池是便携式医疗电子设备最重的部件之一，低功耗将成为未来集成电路设计中至关重要的一个因素。此外，鉴于许多便携式医疗电子设备将被应用于医院以外的场所，因此产品必须易于使用，让那些没有经过多少医疗培训的人们也能轻松操作。这就意味着这些设备的集成电路功能必须足够强大，即使在低功耗的情况下，也能支持更多的计算处理工作。
今年，我们计划推出数百种新型集成电路，以帮助我们的客户满足各自市场的不同需求，其中也包括便携式医疗设备。新推出的集成电路将涵盖精准模拟放大器、数据转换器件以及电源管理元件等。尽管Microchip的部分现有16位单片机产品已堪称市场上同类产品中最强的产品，但我们仍继续致力于扩展16位单片机产品组合。所有这些新产品将促成令人激动的技术创新，推动新型便携医疗电子设备的发展。
主流厂商加快布局
数家厂商成立医疗产品部
医疗技术与电子技术不断融合
Maxim的新产品将提供更高的集成度，可以在更低的电压下保持正常工作，具备更低的功耗。所有这些产品都极大地简化了设计，具有更高的可靠性。
由于某些特定原因，医疗产品市场的变化并不是很快。就血糖仪市场而言，将更加强调不同场合的测试以及连续监测。至于应该放置在体外或是植入体内，主要取决于哪种方法更有利于连续监控。最终目标是在保证连续监控的条件下，根据需要通过胰岛素泵向体内输入胰岛素。Maxim所提供的产品和技术将是成功实现这一目标的关键。
Maxim新推出的产品包括MAX1358、MAX1359、MAX1360、MAX1329、MAX1330、MAX1331等。这些产品都是高度集成的数据采集系统，内部包含了信号调理、数据转换、实时时钟、用户接口、电源管理以及系统支持。这些器件与微控制器，如MAXQ2000配合使用，可构成完整的解决方案，在主电池电压低至1.8V时仍能保持正常工作。血糖测量是此类器件的典型应用之一。
陈国裕
我们有三大业务部门，其中一个名为CSTMM的部门负责测试测量仪器，其中一个重点关注的领域就是医疗电子，我们随时听取客户的建议，例如RAM要多少，LE要多少，I/O要多少，需要什么封装，然后根据客户的需求来设计FPGA。
Microchip成立了专门的医疗产品事业部，通过与医疗设备制造商的密切合作来应对医疗电子市场出现的种种挑战。而此前，医疗市场的广大用户均已认识到使用Microchip半导体产品的诸多益处，包括：封装小巧，通过纳瓦技术实现低功耗，以及利用诸如以太网、USB、ZigBee无线网络协议、IrDA红外线协议和控制器局域网(CAN)等在内的片上通信外设轻松地为产品增添连接性能。
半导体产品的变化速度远远超过医疗设备产品。通常，元器件供应商倾向于提供以其工艺技术生产的产品。而另一方面，医疗设备产品的设计人员却希望采用已投入市场一段时间并有着良好市场记录的元件来进行设计。同样，在新的医疗设备通过美国食品药品监督管理局(FDA)审核并投入量产之后，制造商往往不太愿意接受元件的任何改变。最终，医疗技术和电子技术的不断融合将成为必然的趋势。生物医学研究人员目前正继续努力探索治疗疾病的新方法，而电子领域的研究人员也将不断开发出新的医疗设备，使这些新的治疗方法得以应用。两个领域的工程师携手合作，将推动医疗保健领域朝着超出我们当前想象的方向发展。
以横向应用和通用为理念设计的Microchip半导体产品可广泛适用于各种领域。具体的医疗应用实例包括：植入设备(心律控制、神经刺激、药物输送和肥胖治疗)；便携式设备(诊断成像、有氧治疗和病患监护)；家用设备(生命体征监测、疾病控制、康复、遵医用药监控和医疗信息查询终端)；安防(消耗品检验和数据保密)。
一般情况下，医疗电子设备的发展始于化学、生物或传感技术的前进，而上述领域的却往往并不熟悉电子产品的设计。Microchip开发工具一直以非常易于掌握及与所有8位/16位单片机产品相兼容而享誉业界，这将有助于大大降低开发风险。质量是选择集成电路解决方案时需要考虑的另一个重要因素。Microchip已独立通过ISO/TS-16949质量体系，充分印证了我们致力于提供优质产品的承诺。
鲍 震
TI公司的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。MSP430产品被广泛地应用在各个领域，包括耳温枪、血压计、血糖计、血氧计、便携ECG监测仪、胎心监测仪和低频理疗仪等。
在医疗半导体方面，TI推出了一系列模拟产品和MCU产品。其中，模拟产品主要有数据转换器、接口集成电路、运算放大器和电源管理等。例如，OPA365是一款高运算放大器，该器件采用创新的零交越、单输入架构，从而实现无跳变轨至轨性能。OPA365具有超低失真(仅为0.0006%THD+N)、极低噪声(4.5nV/rtHz)、50MHz增益带宽，因而适用于多种单电源应用，包括数据采集、测试测量及便携式医疗系统等。ADS8372是业界线性度的16位逐次逼近ADC。该器件能够在-40℃至+85℃的整个工业温度范围内提供多种卓越特性，如16位无丢失码性能、600Kbps数据速率，小于0.75LSB(值)的积分非线性(INL)和小于0.5LSB(值)的差分非线性度(DNL)。该器件适用于各种先进的实时应用，如医疗影像、高数据采集系统等。
去年，TI公司成立了总部位于美国达拉斯的医疗产品部，这在半导体厂商中并不多见，表明了TI公司对该市场的重视。
邹志雄
作为可编程逻辑领域的领导厂商，赛灵思的产品特别注重可靠性、低功耗及高性能，这与医疗电子市场的需求不谋而合。同时，赛灵思的优势也在于为小批量及中等规模医疗设备提供成本优化的FPGA作为高性能、现成的可重置DSP。
飞兆半导体并没有设立专门的医疗产品部门，不过，飞兆半导体的许多产品可为医疗应用带来巨大的优势。我们了解到医疗应用领域的主要IC发展趋势是减小封装尺
寸、增强ESD保护和提高能效，而掌握这一发展趋势，飞兆半导体将利用其广泛的功率和信号通道产品系列，针对这个市场提供所需的解决方案。
徐凤林
奥地利微电子公司有专门的工业医疗电子事业部，拥有的医疗电子应用研究团队。目前，医疗电子市场主要集中在欧美地区和亚洲的部分地区，我们将继续着重于大型的医疗设备和便携式产品的研究和应用。
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