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王磊移动医疗芯片系统

发布时间:2020-01-14 17:12:03 阅读: 来源:外墙保温装饰板厂家

2011年8月12日,“2011中国移动医疗产业大会”正式召开。

主持人:下面我们进入报告的最后一个办稿,是深圳先进技术研究院的主任王磊先生,他给我们讲一下移动医疗芯片系统。我们欢迎王磊先生。

王磊:

各位专家,大家下午好!我也是争取控制时间,结束今天最后一个报告。我报告的题目是移动医疗系统芯片。我是中国科学院深圳先进研究院王磊。我们今天也有很多同事和会场跟大家进行交流。

中科院深圳先进技术研究院位于深圳,是中科院新建的一个研究院所,下面设三个研究力量部署不同的。其中一个所是针对生物医学和健康工程。那么生物医学与健康工程的研究所,我们是07年8月成立,目前我们有400多人的员工和学生,主要针对的是新型医疗器械的研发。

在我们医学工程的领域,我们部署的,包括低成本健康技术,高端医疗装备及其医工交叉。低成本医疗也包括很多的布局,我本人的小组也是在低成本健康方面做了一些工作,希望跟大家做一些交流。

我们理解,从设备的角度上,移动医疗设备就是像这张图的外圈所示的,今天上午、下午的许多专家都对这些设备,包括外面很多的展示,包括血糖仪,包括一些健康信息终端等等,与图中央的中央兼顾仪相比,这些能够实现自动化,能够预防一系列设备的特点,这里就不在这里一一描述了。

移动医疗设备的市场,我们从电子这个角度上进行一个统计,就像右边的这个第三行定制的这种集成电路,在这一类的移动医疗电子设备当中,能够大概占到25亿美元的一个份额,因为它总共的市场大概能到150以市场的份额。也就是说,其实这个设备里面很大的一部分的成本,或者说它的利润的增长点是来自电子设备,嵌入系统。

自然而然就想到,我们是不是将尽可能多的模块嵌入系统芯片,就是SOC里面。它的优越性,这里有三点,它可以讲片外的元器件进行一个系统化。第二个,由于采用定制的方法,它的能耗可以进一步降低。第三个是这样做的,在批量生产的时候,它可以带来很大的性价比。总而言之,它可以极大程度地提高,就是采用分利元器件的方式,能够带来的性能的优越性。

学术上来讲,半导体这个行业来说,也都是认为人体将是下一个半导体产业的应用平台。从半导体角度出发,进入2010年,特别是今后的5到10年,摩尔定律逐渐达到了自己的一个极限,因为受到了物理限宽的理想。现在出现了超越摩尔定律,就是采用系统集成的方法,而不是追求晶体管的密度,这样会带来半导体行业,就是微电子这边一个革命性的进展。我们觉得移动医疗系统芯片也是顺应了这样的发展趋势。

国内外,这里列了很多的芯片公司。其实我们外面很多展示的移动医疗设备,肯定都用了这些产品。大概归纳是,已经有一些芯片公司进入了移动医疗芯片市场,有些分散的产品,比如TI公司的C298,国内就存在一个芯片厂商,因为毕竟是纯消费类的,像平板电脑这类的份额更少。另一方面,医疗器械的企业又有这方面的需求,所以有一个产业链的脱节。

从这个研发上看,刚才也说到了,PI1298,包括SENSIUM无,AURELIA都有一些产品。学术界,我们海峡两岸的研究机构都做了很多的工作。

归纳大家已经做的工作,我们可以得到一个移动医疗系统芯片的一个系统架构,它当然包括信号的采集和简单的模拟处理,这个主要在这个图的右面这部分。这个实际上是我们一个梦想了,实际上现在还没有一个人,我也不认为在五年之内,会有谁能够将这样的移动医疗SOC这个系统架构能够实现。但是,我们就是把它作为一个想法提出来。

我们自己的工作,我这个研究团队的工作,主要是芯片的设计,中间主要是前端和ARM的芯片的研发,这只是其中的一小部分,一会儿跟大家汇报一下。

这个是我们根据需求定义的中级的目标,低频的信号采集,低噪声,我们都是有三到五年的路线图,给出大概的参数。当然,这是我们大家追求的一个目标。

那么,从这块开始,我介绍一下我们的团队的工作。首先,我们搭建了一个移动医疗的芯片这样一个开发平台。这个开发平台包括芯片的设计和验证平台,这主要包括一些,像我们选择的是ON7,相关的MMU单元。在电源管理方面和模拟前端方面,我们都相应的有一些设计,同时我们在TEST BENCH方面,建立了这样一个移动开发平台。

在这个开发平台基础上,说一下我们自主研发的一个软件。这个是一分钟的视频。实际上,我们现在在外面也有我们芯片的演示。这个芯片实现的是全机器的功能,也就是说,一个电池之后,包括LDO,插分放等全集中在一个中心芯片里面。只要针对电的信号。

那么这个是这个芯片的一个性能指标,现在我们也在进行一个小批量,市场就是前期的准备工作,测试结果已经达到了诊断级信号的标准。这是一个技术指标,中间有些技术指标,我们已经由于了目前,我相信很多移动医疗采用的是GI公司的,移动公司的解决方案。呆会儿我们再试一下电压。

现在我们引用另外一个词就是助力移动医疗的产业,就是从关键核心元器件的角度。这个是采用我们这个芯片和另外一个OEM无的厂商,在芯片模块方面价格是一个对比。价格从143,实际上是一个保守的数字了。实际上一般的OEM芯片是在200多,能够降到50几块钱,中间就是对于大量的东西进行了单晶的技术。

同时,我们专门加了50赫兹的代线,就是频率可追踪的代线滤波设备。

我们做的第二款芯片是在数字方面,这款芯片,我们主要是基于ARM7TDMI的授权,围绕这个,我们也做了相关的GM的平台,也就是说,我们已经具备了ARM7的开发能力,和刚才我们所说的模拟前端芯片和我们继续开发的芯片在芯片上继续集成。不管是信号的压缩,还是信号的特征提取,频布的分析通常都是一个重要的环节。所以,我们将我们这部分的频补的分析,用硬件,数字来实现。我左上角是一个芯片的概念,它占用了10%到20%的面积,其余的面积分别是MSU,ARM的芯片。刚才那个AME芯片的大小2.5乘以2.5毫米。数字芯片会大一些。

我们用这个芯片,左下角是我们搭建的测试版,测试版有很多的进行连接。我们做了一个,比如针对EEG信号,或者ECG信号进行一个实测,实测的结果,采用浮点运算,完全在计算机里,不考虑其他的算出的结果,我们得出的结论是在进行20倍的MSE(谐音)的运算,精度是3%。如果是做别的运算,或者做其他的运算,这个可以是运算的。但是采用我们的SAP的运算,把编辑的代码用ARM来跑,这是通常的方式。实测的结果表明,在同样精度的情况下,采用这样一个定制SAP的方式,比ARM的方式是高了60倍,或者同样这样的需求情况下,它的功耗是采用其他的1/60。主要实现的是将移动部分的应用体征信号处理做出来。

这个也是我们目前已经基于我们的芯片开发的一个解决方案。那么这个解决方案,目前已经有几家主机厂商在跟我们合作,能够将它真正地安装到整机的系统里去,实现一个PDM的量产。这个是我们一个平台,实验室,还有历年来我们做的针对医学芯片做的一些工作。

非常感谢大家,谢谢!

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