几类用于可穿戴医疗的半导体方案

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，这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信及连接功能：当前采用2.4 GHz、900 MHz及带蓝牙继电器器件的近场磁感应（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：如音量控制及信号处理自动适配声音环境，令用户更舒适，这要求为其增加处理功率及算法复杂度。助听器的发展趋势产生功耗、尺寸、混合信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，多芯片及芯片面积小于10 mm2，数字及模拟功能等等。

　　图3：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RHYTHM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模拟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硅芯片和分立元件连接在一起，通过缩减信号距离大大节省空间并提升电气性能。SiP是定制的封装开发和制造服务，为注重尺寸、性能和系统集成度的医疗应用而设计。

　　安森美半导体将推出新的采用SiP的集成2.4 GHz无线模块的方案，尺寸仅为7.39 × 3.94 × 1.4 mm，其关键特性包括：集成完全可编程的多核音频处理器、适配器可通过线性接口连接至任何音频源（TV， HiFi）从而提供远程麦克风适配器的立体声流、使用手机的标准配置文件如"Find Me"、"电话警报配置文件"等进行控制、音量和程序可通过手机控制改变等等。

　　定制医疗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：传感器可能要求高压偏置，同时产生极低电平的信号，当使用分立元件来处理高压及低压时，传感器接口电路通常太过复杂；*低噪声：专用人体传感器捕获到的信号极微弱，漏电流或其它不想要的电流将压过传感器产生的信号；*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。

　　采用定制的ASIC方案可提供能耗优势、以高集成度提供尺寸优势、能集成高压及低压电路、提供高度的信号通道隔离及低噪声、配合长产品生命周期、提供集成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定制病人监测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。

　　图4：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定制组合方案，由定制的和标准的ASSP元件组成，即根据客户的专有规格而定制的一个模拟传感器接口或一个驱动器，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"t叠在一起）的拉丁语形式，它将定制的芯片和标准芯片叠在一个封装中以提供微型的、高能效的半导体方案，提供比标准元件更多的定制，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、透皮给药、便携式及定点护理（PoC）病人监控等微型医疗设备。图5是基于Struix的产品示例，这堆叠微型封装充分利用硅集成及模块化，集成度高，易于设计，还进一步增强了设计灵活性，因为ULPMC10微控制器可采用安森美半导体未来的微控制器轻易升级