安森美半导体的医疗可穿戴应用方案

微型及"不可见"是助听器的一大趋势，更小巧的 RIC 及新的 IIC 类型更受欢迎，其要求半导体制造商转移至 65 nm 或更小节点的工艺及微型化封装技术；助听器的第二大趋势是将添加无线通讯及连接功能，当前采用 2.4 GHz、900 MHz 及附蓝牙继电器元件的近场磁感应（NFMI）的技术，需要互操作性及先进的封装技术；第三，助听器将发展至更"智能"且完全自动化；如音量控制及讯号处理自动适配声音环境，令用户更舒适，这要求为其带来更复杂的功率处理及演算法。助听器的发展趋势产生功耗、尺寸、混合讯号处理等方面的设计挑战，如要求在 1 V 工作电压时电流消耗小于 1 mA，多晶片及芯片面积小于 10 mm2，数字及类比功能等。

　　▲ 展示一个典型的助听器的组成及安森美半导体可提供的元件。

　　安森美半导体提供完整系列的 DSP 系统，包括预适配 RHYTHMTM 系列、预配置 RHYTHM？ 和 AYRE 系列、以及 Ezairo？ 系列。这些系列除了都含 DSP、ADC、DAC、NVM 等全面的助听器系统，还针对不同目标设计人员提供不同的配置以满足他们不同的需求：Ezairo？ 系列的可编程 IDE，适合有差异化演算法的技术专家；预配置系列针对老客户和具备中等听力学知识的人提供预载演算法、配套的基础架构工具（SoundDesigner，ARK）和参考设计；而预适配系列提供预载演算法、配套手册，并即将推出参考设计，有助于为新的助听器制造商和类比助听器制造商解决其设计挑战。

　　在为助听器厂商解决空间受限的要求方面，安森美半导体拥有超过 40 年的经验，主要采用先进的 2.5D 和 3D 超小型系统级封装（SiP），即在同一封装将不同的矽芯片和分立元件连接在一起，透过缩减讯号距离大大节省空间并提升电气性能。SiP 是订制的封装开发和制造服务，为注重尺寸、性能和系统整合度的医疗应用而设计。

　　安森美半导体将推出新的采用 SiP 的整合 2.4 GHz 无线模组的方案，尺寸仅为 7.39 × 3.94 × 1.4 mm，其关键功能包括：整合完全可编程的多核音频处理器、适配器可透过线性界面连接至任何音频源（TV，HiFi）从而提供远程麦克风适配器的身历声流、使用手机的标准配置档如"Find Me"、"电话警报配置档"等进行控制、音量和程序可通过手机控制改变等。

　　订制医疗 ASIC

　　医疗设备设计人员一般面临以下设计挑战：

　　低能耗：电池供电的医疗设备对电池使用时间要求较高，而标准分立元件可能消耗太大电流，无法提供令人满意的产品使用时间；

　　小尺寸：通常要求小巧以提供离散性和舒适度，而使用标准分立元件会令外形因数太大；

　　高压：感测器可能要求高压偏置，同时产生极低电平的讯号，当使用分立元件来处理高压及低压时，感测器界面电路通常太过复杂；

　　低杂讯：专用人体感测器捕获到的讯号极微弱，漏电流或其他不想要的电流将压过感测器产生的讯号；

　　长产品生命周期：可能超过 10 年，而许多标准元件在医疗设备生产结束前已被淘汰；

　　低 BOM 成本：采用分立元件设计的系统元件数量多，成本降不下来。

　　采用订制的 ASIC 方案可提供能耗优势、以高整合度提供尺寸优势、能整合高压及低压电路、提供高度的讯号通道隔离及低杂讯、配合产品长生命周期、提供整合方案从而降低系统成本，帮助设计人员解决他们的独特设计挑战。

　　安森美半导体具备丰富的高性能、低能耗 ASIC IP 阵容，并可提供系统级方案，如为免提操作的低功耗声音触发功能。在中国，安森美半导体已积累成功的医疗 ASIC 案例。 如自 2007 以来，安森美半导体已为迈瑞开发订制病人监测 ASIC，用于多通道心电图、心率及呼吸监视仪、血氧饱和度等多种病人监测设备，实现比分立标准产品方案更低的能耗并降低总体 BOM 成本。迈瑞后续还将发布更多使用这 ASIC 的产品。

　　▲ 安森美半导体高性能、低能耗 ASIC IP 阵容。

　　Struix 是安森美半导体推出的半订制组合方案，由订制的和标准的 ASSP 元件组成，即根据客户的专有规格而订制的一个类比感测器界面或一个驱动器，和一个采用 ARM？ Cortex？-M3 内核 （ULPMC10）的超低功耗唯数字微控制器芯片。"Struix"是"stacked"（叠在一起）的拉丁语形式，它将订制的芯片和标准芯片叠在一个封装中以提供微型的、高效能的半导体方案，提供比标准元件更多的订制，比完整的系统级芯片（SoC）方案缩短设计时间并降低开发风险及相关成本，适用于血糖监测、经由过皮肤给给药、可携式及定点护理（PoC）病人监控等微型医疗设备。

下图是基于 Struix 的产品示例，此堆叠微型封装充分利用矽整合及模组化