相比消费电子和电脑芯片市场，医疗半导体市场处于早期开发阶段，规模仍非常小。不过，据Databeans2008年数据显示，2011年医疗电子用半导体产值将超过40亿美元，未来5年间，用于医疗电子的半导体器件每年将以14%的平均速度增长。中国医疗半导体市场的发展很大程度上得益于政府对医疗卫生事业的大力投资，其中医疗成像设备有望成为未来中国医疗电子市场的明星。

对于遭受金融风暴重创的半导体厂商来说，医疗成像设备的高增长会刺激半导体和元器件的需求，但同时，医疗成像设备对半导体厂商提出了更多的要求，比如高速率、高精度、高可靠性和低功耗，低辐射。嵌入式处理IC和数据转换IC是影响医疗成像设备性能最为关键的器件，而电源管理IC则为医疗电子的可靠性和便携化发展提供保障。本专题将与您共同分享当下医疗电子最受关注的便携化和远程化发展，以及医疗电子对IC的需求和选择。

医疗成像设备：未来医疗电子市场明星

随着各国政府对医疗事业的重视以及人们健康保健意识的不断增强，医疗电子将是未来的明星产业。Databeans预计今年医疗电子市场预计将达到1248亿美元，2014年将达到约2080亿美元的市场规模，未来五年增长速度为7.2%。而中国方面，iSuppli估计，2009年中国医疗电子设备销售额将从2008年的33亿美元增长到39亿美元，增长18.2%，未来几年复合年增长率将达21%，到2013年上升到86亿美元。

iSuppli称中国政府大规模投资将在2009至2013年促进中国医疗电子设备的销售强劲增长。中国政府在2008年底推出十大措施刺激内需，其中包括加强基层医疗卫生服务体系建设，修葺乡村医院和更换农村诊所的过时设备。新增的48亿元基层卫生服务体系建设投资中，估计有15亿元以上用于采购医疗成像设备，再加上2006年农村卫生服务体系建设规划中的67.7亿元，这些资金将在2010年之前用于农村医疗设备的采购。另外，中国新医改方案计划投入8，500亿以实现对13亿国民的医疗全面覆盖。

而医疗成像设备性能好、售价高，受到政府的民生工程的拉动，它的发展将会更为迅速。IMS Research2009年的研究报告指出：中国医疗影像设备市场依然保持较快增长，包括X光机、超声诊断仪、核磁共振设备(MRI)和计算机断层扫描设备(CT)在内的中国医疗影像设备市场规模在2012年将会达到164亿元人民币，其中超声诊断设备达到47亿元，X光机达到62亿元，整个中国医疗影像设备市场的复合增长率在11%以上。

对于遭受金融风暴重创的半导体厂商来说，医疗成像设备的高增长为半导体和元器件厂商带来了更多的希望，不过，医疗成像设备对半导体厂商提出了更高的要求。

上图为iSuppli 公司对于中国医疗电子设备销售额的预测

电源管理IC：高效率、小尺寸和高可靠性成关注焦点

过去，医疗设备制造商主要集中于开发大型医疗设备，现在正走向对便携医疗电子设备的开发，医学成像系统设计所面临的最大挑战是提高图像质量，同时降低功耗、缩小设备的外型尺寸并保持低成本。

对于这种情况，ADI公司亚太医疗事业资深业务经理周文胜介绍说：“ADI的DC-DC电源方案具有高频化趋势，例如广泛应用的ADP2108为3MHz开关频率，而新的ADP2121为6MHz开关频率，它将有效地降低外部元器件的尺寸，具有更低的待机静态电流等优点。ADI还将提供具有更高电流输出能力的电源产品以满足大型医疗设备的设计需求，例如ADP2118可提供3A电流能力，并具有外部时钟同步功能以减小系统噪声。而ADP2114具有双路输出，可被灵活配置的双路电流输出能力（2A/2A，1A/3A，并联4A）给系统电源设计带来了灵活性。”

医疗设备相对于其他产品更强调安全性和可靠性。现在，医疗电子设备的种类、数量和功能也越来越多、越来越完善，而电源的性能对产品的性能起到关键性的作用。深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司电源设计工程部工程师卫延昌认为：“医疗电子的便携式发展对电源的要求就是小体积、高效率以及高可靠性。”人体电流/生物电信号往往是极其微小而复杂的，从伴随着大量噪声的人体数据中提取有效信息往往极具挑战性，所以减少EMI的干扰非常重要。飞兆半导体公司现场应用工程师Eddie Suckow认为：“便携应用中EMI的最大来源是开关电源。由于开关电源带有大量的控制器，设计人员可以选择运作的频率，普遍的做法是将PWM的时钟频率与系统的时钟频率同步。如果不需要边缘检测，便没有必要使用相同频率。”

飞兆半导体公司现场应用工程师Eddie Suckow

“医疗设备的AC/DC应用需要安全、稳固、安静的解决方案。”

另外，Eddie Suckow还表示：“医疗设备的AC/DC应用需要安全、稳固、安静的解决方案，而安静是指EMI要小。新的IC发展趋势非常适合这些需求。现在，即使应用非常适合单一开关反激式拓扑的功率极限，熟悉的单一开关反激式拓扑大部分还是被双开关拓扑所替代。由于双开关拓扑方案的峰值电压较低，在100W-150W范围的应用日益增多。另外，效率虽然也是一个关注因素，但前提是不能以安全或EMI性能为代价。光耦合器仍然用于绝缘应用，而它也是飞兆半导体完善的医疗应用产品系列的一部分。”

据周文胜透露，ADI公司的ADP1864是医疗电子比较理想的电源选择，后续ADI还将提供同时集成MOSFET和控制器的开关调整器（Switching Regulator）来进一步降低系统成本，这些产品都将具有过流保护，过压保护，热保护，静电保护等一系列的保护措施。

ADI公司亚太医疗事业资深业务经理周文胜

“为了适应医疗体系的网络化建设，从长远发展来看，互联的数据平台变得非常重要。”

数据转换IC：更快、更精成为趋势

任何医疗电子设备都依赖于对人体数据的采集，数据转换器定义了图像、声音、精度、速度和用户接口，已成为医疗电子需求最大的半导体器件。为适应新兴医疗电子设备对越来越大量的数据进行高速采样的要求，实现更高速、高精度的模拟器件成为趋势。

目前，医学核磁共振成像(MRI)和数字X-射线系统等新型的医疗电子设备，都在致力于缩短患者的MRI检查以及在X-射线辐射下暴露的时间。周文胜解释说:“这一趋势要求ADC具有更高的精度和更快的采样速度。”而通用电气医疗系统（中国）有限公司超声开发部首席工程师高文友补充说：“图像的处理速度加快其实就要求整个信号链要有高带宽，无论是处理器还是模拟数字通道。”周文胜介绍：“ADI的AD9251在这方面一个很好的例子：14位分辨率，高速版本可达80MSPS，而在20MSPS时每通道的功耗仅33mW。”周文胜说，由于各系统厂家的设计细节不尽相同，ADI提供的方案也是多元化的。

目前ADI公司的AD9240（14位10MSPS），AD762X（16位，1-10MSPS）在X射线系统广泛应用。之前广泛应用于MRI中的ADC大多是百KHz级采样率的ADC（如AD976），但新的技术趋势是采用高速ADC以简化射频电路的设计，使用过采样技术实现高有效分辨率。AD6654 （14位，92.16MSPS）中频信号接受器非常适合新的MRI技术要求的，而且不受出口许可证的限制。AD7626是16-bit（15-bit有效位数），10-MSPS SAR ADC，可提供92-dB信噪比（SNR）。在MRI和X光机等应用上以单片可以处理更多通路的信号，同时也减少了支持器件的数量，是减小设备尺寸和功耗的有效方法。

医疗电子的便携化发展，集成模拟信号链也很关键。在信号链的模拟接收端，单个集成的模拟前端(AFE)可以取代离散的多通道LNA、VCA、PGA、低通滤波器和高速ADC功能，从而提供LVDS数据输出。通过减少系统的器件数目，集成的AFE可降低高达20%的功耗，将噪声系数减少40%，同时节省40%的电路板空间。这样一来，极大节省了系统成本。集成的 AFE能够获得不同级别的图像性能，适合从手持设备到高端设备所有尺寸的超声系统。周文胜表示：“作为八通道超声波AFE，AD927x系列是ADI领先技术支持‘便携’行业趋势的一个极好范例。”

据德州仪器HPA业务拓展经理宋浩然介绍：“超声波系统要求的通道数非常多，最少的到十九个通道，最多要有上百个通道。TI针对超声成像应用，专门开发了AFE58XX模拟前端系列。”

TI的AFE58xx系列将多个高性能模拟组件组合成完全集成的模拟前端，为各种超声波应用提供了出类拔萃的图像质量。与市场上的类似器件相比，该器件的尺寸小于它们的一半且功耗更小，同时还能保持低噪声，这使便携式和手持超声波系统具有更长的电池寿命和更好的图象质量。其中，AFE5805模拟前端为便于从手持到中程超声波系统使用，提供了低功耗和低噪声。AFE5804有引脚至引脚的兼容性，能够轻松迁移至更低功耗的解决方案。模式控制使设计人员能够灵活地设置噪声级别和功率性能，以优化其系统。最新推出的 AFE5851和AFE5801降低了功耗并且缩小了封装尺寸，进一步开拓了手持超声波系统的市场。AFE5851是超声波市场上的第一款16通道AFE。

嵌入式处理IC：功能强大 各有千秋

集成会不断推动便携及成本节约趋势，在最大化内存使用和节能的同时，嵌入式处理器在平衡医学成像设备的计算能力、灵活性、电池使用寿命和系统尺寸方面起到了至关重要的作用。

高端医疗设备对嵌入式芯片厂商提出了更高的要求，比如高速率、高精度、高可靠性和低功耗、低辐射。其中，对于替代2D单色图像设备的高分辨率和3D成像应用的需要将最为强烈。周文胜解释说：“这对模拟和数字技术都提出了越来越高的要求。事实上AD927X对超声从黑白到彩色、2D到3D，ADAS1128对CT分辨率的提高和成本的下降，ADI的定点Blackfin DSP和浮点Sharc DSP在处理速度上的不断提高，为系统性能灵活性的提高和成本的下降提供了更多的可能性。”

以彩超为例，汕头超声仪器研究所工程部工程师谢锦深表示：“彩超的功能比黑白超要强大得多，比如它可以测血流和器官等。两者最关键的差别就是对数据的处理。彩超数据处理器规模更大，算法比较复杂，性能更强大。它要求处理的速度更快，需要可以做浮点运算。”从医疗设备关键的成像处理技术需求来看，目前的趋势是专注于SW算法和努力使家庭或便携环境具备成像功能。

赛灵思亚太区市场及应用总监张宇清表示：“内嵌处理器的FPGA非常合适作为医疗电子系统中的高度整合的一体化系统核心。赛灵思的Virtex-5 FXT平台，是业界首个提供多达两个业界标准的PowerPC440处理器模块的FPGA产品，加上高性能DSP和高速SesDes，对于需要高分辨率图像处理、高性能数据分析、高速数据传输的设备开发非常理想。采用赛灵思FPGA，开发人员还可以集成自己开发的专用IP。赛灵思在高性能FPGA领域处于领导地位，在许多行业用于大批量生产的产品中。赛灵思Virtex-5 FPGA产品已经广泛应用在医疗系统中，包括PCI express接口，SATA接口，以太网接口；高速数据缓存和高速查表；高性能滤波器，Beam forming，FFT和其他核心算法；ADC/DAC接口和各种复杂控制；图象处理和显示。低成本FPGA例如Spartan-3/3A/3E/3AN系列，以及CoolRunner CPLD产品更是广泛的用在所有医疗设备领域，包含便携式的医疗设备，例如便携超声设备和各种手持终端。”

赛灵思亚太区市场及应用总监张宇清

“随着处理任务的加重和复杂度的加深，具备并行处理能力和低功耗的FPGA在该领域逐渐成为主流。”

过去，一般是使用MCU或DSP来处理医疗图像。但由于MCU和DSP都是串行器件，开发人员需要使用ASIC或FPGA来进行硬件加速以获得医疗成像应用所需的处理能力和清晰度。至于使用DSP还是FPGA来处理数据业界有不同的观点。

张宇清认为：“在医疗电子产品开发过程中，DSP和ASIC是传统实现数字波束生成器的主要器件，但医疗电子设备的出货量一般不会十分庞大，若使用ASIC会使研发成本投入较高，FPGA则由于其灵活的可编程性而具备一定优势。随着处理任务的加重和复杂度的加深，具备并行处理能力和低功耗的FPGA在该领域逐渐成为主流。先进的FPGA技术会促进医疗电子市场迅速发展。FPGA在医疗领域的应用已经从简单接口扩展功能和桥接转换功能，延伸到数字信号处理和系统内部高速互联领域。更多的医疗电子产品使用FPGA实现核心算法，复杂控制，高速接口（例如PCI express接口，SATA接口，以太网接口等）和一体化集成设计。”他透露说，目前，集成了DSP处理内核的新型FPGA器件和多核处理器由于具备并行处理能力，在医疗电子中的应用迅速增长，并开始逐渐代替传统的处理技术。而DSP则通过不断地提供处理性能来满足医疗成像的更高清晰度需求。

ADI公司DSP技术市场经理景霓表示：“应该看到，DSP的发展一个趋势是集成可编程的FPGA模块，并且集成可以运行操作系统的任务处理内核。因此，DSP在未来很长一段时间内会在自身不断完善发展的同时和FPAG，ASIC等器件长期共存，并且凭借高处理能力和性价比而越来越多地被应用于医疗电子市场。”

ADI 公司DSP技术市场经理景霓

“DSP在未来很长一段时间内会在自身不断完善发展的同时和FPAG，ASIC等器件长期共存。”

我们应该看到，无论是FPGA还是DSP，各自的技术在不断地发展，或许真如高文友所言：“FPGA的好处是并行的，但是DSP的处理速度更快。最终的选择从成本、性能和功耗等方面综合平衡考虑。”不过有一点可以肯定的是：由于早期的FPGA的功耗、成本以及国内工程师对它不太熟悉，FPGA未能形成广泛的应用，随着FPGA的优势的优势越来越明显，FPGA的应用势必会增加。

远程医疗：万事具备只欠网络

随着医疗服务地域的不断拓展，各地区对医疗服务质量的需求将持续提升，未来医疗电子产品将向网络化医疗发展，以远程医疗解决方案来满足各地区对医疗服务的全面需求。Forrester Research资深分析师Elizabeth Boehm预测，远程个人健康监护市场将在2010年达到50亿美元的规模，2015年更将攀升至340亿美元。

医疗电子的网络化趋势已经是一个比较老的话题了，高文友认为：“目前远程化设备有比较大的需求，不过现在只是一个前期阶段，没有大量应用，主要原因是受制于网络的带宽。远程医疗的应用成本很高，它需要建立专门的网络，否则网络的带宽不够数据传不过去的，因为图像的数据量很大，而且还是实时的。有些医院、有些场合做过做一些实验，比如奥运会就有使用这种技术，有些甚至采用无线技术。”

周文胜对此提出自己的看法：“为了适应医疗体系的网络化建设，从长远发展来看，互联的数据平台变得非常重要。数据平台涉及对两项技术的要求：通信和数据格式。只有建立相应的标准，医疗设备之间以及与其他信息源之间才能实现互操作。”他透露说，在这方面，业界企业成立了一个名为Continua Health Alliance的产业组织，进行标准选择、互用性指南的编写等工作。

据周文胜介绍，远程医疗对不同IC提出不同的要求。对ADC要求是根据实际应用而不同，概括而言，包括：低功耗，高集成度，无线传输，数据接口等。远程医疗和网络化的医疗数据管理对处理器芯片的要求：扩展性好，处理速度快。

ADI在通用的低功耗ADC，集成ADC的处理器，ADF702X（ISM 收发器），Blackfin DSP接口功能方面都进行了大量的投资，以满足市场的需要。Blackfin处理器提供了优秀的汇聚平台，集成了丰富的外设接口，如NFC， USB， RSI，UART，Ethernet，PPI， PWM，SPI等，这种集成使Blackfin可以在不增加系统功耗、尺寸和成本的同时支持更多的功能。ADuM4160是ADI今年发布的业界第一片单封装USB磁隔离芯片，符合IEC60601-1等医疗标准，以有效保证病人电气安全，实现远程访问和控制。

随着宽带移动无线通信和超低功耗无线电技术的发展，以及微型传感器、可植入IC和射频收发器芯片技术在医疗保健领域的应用，将来的远程医疗将使医疗保健无处不在，这将推动RFID、网络机器人、传感器网络、宽带移动通信系统、软件无线电、MIMO技术等的发展。

远程医疗系统运营流程

受访企业简介

深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司

瑞公司是中国领先的高科技医疗设备厂商，同时也是全球医疗设备市场有影响力的厂商之一。自1991年创立以来，迈瑞公司始终致力于面向临床医疗设备的研发和制造，产品涵盖生命信息监护、临床检验及试剂、数字医学超声成像、临床麻醉系统四大领域，将性能与价格完美平衡的医疗电子产品带到世界各个角落。时至今日，迈瑞公司在全球范围内的销售已扩展至120多个国家和地区。

汕头超声仪器研究所

汕头超声仪器研究所(SIUI)是世界知名的超声仪器制造商。创业于20世纪60年代初，正式成立于1978年，迅速发展于90年代，SIUI从一个小型科研机构发展成集超声显像诊断仪、超声工业检测仪、超声换能器的研产销于一体的国家级重点高新技术企业。总部位于广东省汕头经济特区，在北京、上海、广州、成都、西安、香港等地设有分公司，在全国各地设有办事处，在全球各地建立了完善的销售及服务网络。

通用电气医疗系统（中国）有限公司

GE医疗系统是世界上医疗设备产品的最大供应商，其主要产品包括CT、MR、X光、超声、核医学、心电诊断和监护系统等。GE（中国）医疗系统部于1979年在北京创建。目前，在全国拥有一家独资企业、三家合资企业及20余家办事处和维修中心，并在北京和上海各设有一个储有各种备件的保税库，总金额达1500万美元以上。GE（中国）医疗系统部共有800余名员工，为广大中国客户提供先进的医疗设备和优质的售后服务。

美国模拟器件公司(ADI)

美国模拟器件公司(ADI)是世界上历史最悠久的半导体公司之一，是业界广泛认可的数据转换和信号调理技术全球领先的供应商，拥有遍布世界各地的60，000客户，他们事实上代表了全部类型的电子设备制造商。ADI公司作为高性能模拟集成电路(IC)制造商公司在此行业全球领先40多年，其产品广泛用于模拟信号和数字信号处理领域。

飞兆

美国飞兆半导体公司(Fairchild Semiconductor)成立至今有；50多年历史，是全球首屈一指的功率模拟和功率分立技术领导，专门为所有电子系统提供高效率的解决方案。作为功率专家The Power Franchise®，飞兆半导体提供业界最先进的半导体和封装技术、制造能力和系统专业。该公司于1958年开发出平面晶体管，并以此开创出一个崭新的行业，因此被称为“硅谷之父”。

赛灵思

赛灵思公司(Xilinx)成立于1984年，总部位于美国加州圣荷塞，首创了现场可编程逻辑阵列(FPGA)这一创新性的技术，是全球完整可编程逻辑解决方案的领导厂商，其解决方案包括：高级集成电路、软件设计工具、以核心形式提供的预先设定系统功能以及独一无二的现场工程技术支持，占有该市场超过一半以上的份额，2008年度赛灵思公司的收入为19.1亿美元。赛灵思屡获殊荣的各种产品，包括硅片、软件、IP、开发板、入门套件，可使设计者为多种终端市场提供应用并大大缩短上市时间，包括航天/国防、汽车、消费类、工业和有线/无线通讯等。

德州仪器(TI)

德州仪器(TI)是全球领先的模拟及数字半导体IC设计制造公司。TI总部位于美国得克萨斯州的达拉斯，并在25多个国家设有制造、设计或销售机构。除了提供模拟技术、数字信号处理(DSP)和微处理器(MCU)半导体以外，TI 还设计制造用于模拟和数字嵌入及应 用处理的半导体解决方案。自1982年以来，TI成为数字信号处理(DSP)解决方案全球的领导厂商及先驱，为全球超过30，000个客户提供创新的DSP和混合信号/模拟技术，应用领域涵盖无线通讯、宽带、网络家电、数字马达控制与消费类市场。