医者仁“芯”，医疗电子元器件的历史性机遇

伴随技术发展，便携式医护设备的价格越来越便宜，健康理念全民普及程度越来越高，疾病的防治工作从以治为主，将逐渐过渡到防治平衡，甚至以后会形成防胜于治的局面，在这种情况下，部分医疗设备由小众应用变成普及应用的可能性出现了。尤其是一次性诊断设备与个人医护设备。

蔓延全球的新型冠状肺炎，对世界经济影响深远，针对新冠肺炎的斗争，已成为“全民”斗争。防疫抗疫物资生产与运输是当前全球经济工作中的重中之重，其中，电子行业为确保抗疫物资正常生产发挥了关键作用，尤其是医学影像、呼吸机与红外测温枪等医用电子设备，已成为社会关注焦点。

新冠肺炎疫情的持续对电子行业发展带来极大不确定性，但同时也为医疗电子产业发展带来历史性机遇，快速诊断与远程监护设备等应用有望加速落地，智慧医疗在疫情防护中的作用也备受重视，把握好历史性机遇，医疗应用也许会成为电子元器件厂商的一级应用，而不只是在疫情兴盛时期的一波流行情。

医疗设备市场很大，根据Fortune Business Insights的数据，2019年全球医疗设备市场规模约5000亿美元，医学影像、患者监护、患者体征测量、医疗机器人、血糖、心脏诊疗设备等多个方向都是热门领域。医疗电子元器件规模并不大，全球只有约50亿美元，但这50亿美元医疗级电子元器件却对医疗设备的生产供应起到决定性作用。疫情发生以来，包括传感器、模数转换器、信号调理电路、MCU、FPGA等多个在测温枪、呼吸机等应用中的关键部件供应吃紧，也让更多人关注起医疗级电子元器件。

医疗电子元器件特殊在哪里？

那么，相对于一般的电子元器件，医疗电子元器件特殊在哪里？

ADI中国区医疗行业市场总监彭智峰表示，作为涉及生命安全的产品，医疗设备对电子元器件的精度、效率、可靠性、安全性要求显著高于消费电子等其他应用领域。就性能而言，不同医疗设备对核心器件的性能要求并不一样。

ADI中国区医疗行业市场总监彭智峰

意法半导体MEMS传感器产品市场经理倪明认为，与一般电子元器件相比，医疗级器件使用寿命更长，可靠性和精确度更高。对于特殊医疗要求，例如植入式设备，还需要通过专门的医疗认证。

安森美半导体医疗分部亚太区市场部经理杨正龙也强调，针对不同医疗应用，对元器件的要求也有差异。植入式设备对元器件的稳定性与安全性要求特别高，而连续血糖仪对功耗和体积有极致要求。总体而言，医疗级器件比消费级器件在安全性与稳定性上要求高很多。

ADI彭智峰以当前疫情中作为关键确诊设备的CT系统为例，详细介绍了医疗级应用对电子元器件的特殊要求。他指出，从CT探测器到多通道模拟数据采集系统(ADAS)的信号链中，必须考虑如下要求：

• ADAS必须具有极低的噪声性能，以保持良好的空间分辨率，降低X射线剂量，并具有极低的电流输出以实现高动态范围性能；

  
  

• 为了避免图像伪影并确保良好的对比度，转换器前端必须具有出色的线性度性能并可提供低功耗工作模式，以降低热敏型探测器的冷却要求；

  
  

• ADC必须具有至少24位的高分辨率才能获得更优质、更清晰的图像，同时还要具有快速采样速率（短至100μs），以便数字化探测器读数；

  
  

• 此外，ADC采样速率还必须支持多路复用，这样就可以使用较少数量的转换器，并且减小整个系统的尺寸和功耗。

  
  

ADI的典型解决方案主要有两款芯片构成，即ADAS1135电路数字转换器与ADAS1256 COF（Chip-On-Flex）256通道集成前端模块。ADAS1135具备24位精度，有256个通道，适于多通道、小电流采集数据的医疗CT(计算机断层)、工业和安检扫描仪，及光电二极管传感器应用。其主要技术特性包括：无电荷损失、无死区时间的同步采样；超低噪声；可配置电流输入范围；集成了2个可配置采样速率的高速ADC、内部缓冲器、用于数据采集的去耦和旁路电容；LVDS/CMOS串行接口；片上温度传感器。ADAS1256适用于数字X射线。除了单芯片集成256通道、16位分辨率、22us线路扫描速度等性能外，ADAS1256 COF解决方案还提供了9种功耗模式，功耗模式的切换功能便于用户自行选择适应当时需求的最佳功耗、噪声模式。

对于病人来说，辐射剂量是最为关心的问题之一。X射线对病人本身也会造成伤害，对于这点，ADAS1256 COF解决方案能降低探测器本身的噪声，因此在X射线剂量很少时，低噪声的探测器也能够接收并清晰呈现图像。

如何打造医疗级电子元器件？

意法半导体通用微控制器产品市场经理于引告诉探索科技（techsugar），我国医疗设备市场规模巨大，同时也面临医疗保健资源紧张问题，因此催生了大量的远程医疗与居家检测设备需求，这就对芯片提出更多的要求。

意法半导体通用微控制器产品市场经理于引

高集成度就是其中之一，于引表示，相比一味追求缩小晶体管体积的传统摩尔定律，在医疗应用中，综合考虑包括封装技术与异质集成技术在内的“超越摩尔定律”更具生命力。“意法半导体的MCU在集成度和性能上一直在不断增强。去年我们已经陆续推出了主频可以运行在480MHz的双核MCU产品STM32H7系列，更高性能的基于ARM Cortex-A7内核的MPU产品STM32MP1系列，以及同时集成了基于BLE等2.4G多协议无线连接方案的SoC产品STM32WB，为实现远程医疗、监控便携化，提供了可靠、可行的解决方案。”

倪明也表示，意法半导体在满足医疗级应用需求和质量管控上有丰富的经验，针对医疗应用具体需求的不同，意法半导体的MEMS产品线分别有不同的产品对应，并依靠世界一流的工厂质量管控体系，来保障每一颗器件的高可靠性。

意法半导体MEMS传感器产品市场经理倪明

安森美的杨正龙以个人听力与连续血糖监测设备为例进行说明。他表示，针对医疗设备厂商设计能力参差不齐的现象，安森美半导体推出集成度高的系统单芯片(SoC)方案，让客户拥有标准开发平台，缩短研发周期；另一方面，针对有研发能力的国内客户，安森美半导体也提供开放平台，客户可以根据自身特点与对市场需求的独特判断研发差异化的产品。同时，安森美半导体也在努力建立生态系统，以解决助听器客户产品设计和后续验配工作。针对连续血糖仪市场，安森美半导体则会整合生态系统，开发标准血糖仪硬件方案，弥补国内客户在血糖传感器上的技术缺失，为更多的厂家提供 “交钥匙” 方案。

在听力健康领域，安森美半导体的DSP芯片制造工艺已从最初的180纳米升级为目前正在量产的65纳米，随着市场需求发展，安森美也在持续进行新工艺研究。如今，安森美听觉应用CPU的处理能力，从25MIPS（百万条指令每秒）达到了750MIPS，性能升级的处理器为助听器产品提供了更好的性能，和更优化的处理方式，也为助听器在更复杂应用中的发展带来可能性。

彭智峰则表示，ADI在医疗健康领域能够取得现在的成绩，不是靠一两款撞大运产品或方案撞大运的“一代拳王”，而是几十年的持续积累，才形成当前的领先局面。在医疗应用上，ADI还有足够深远的战略规划技术与产品，持续投入的目的，是持续深挖电子技术在医疗应用上的能力，引领医疗设备市场发展趋势，为用户（患者）和医生解决他们在医护过程中面临的实际问题。“ADI希望与客户共同努力，在产品应用与业务模式等方面大胆创新，突破已有产品形态的边界，让医疗电子为解决我们面临的‘看病难’、‘看病贵’和 ‘医疗资源分布不均’等难题做出做出应有的贡献。”

“从总体性能提升的角度来看，ADI新产品通常至少能比前代产品提高1/3，多数情况下我们都能更大幅度提升性能。而且ADI提升性能，往往并不会增加用户的总成本。”彭智峰认为，提质不提价是ADI的医疗方案的特点，而且每款开创性新品，常常给整机厂商更来创造革命性产品的机会。

防胜于治的时代，医疗电子元器件大有可为

传统上，医疗设备价格昂贵，更新率低，对电子元器件的需求是性能好，价格不敏感，而且用量不大，所以并符合典型的芯片经济模式。典型芯片经济模式是依靠摩尔定律大幅提高性能以降低芯片实际应用成本，其前提是用量巨大，传统医疗设备主要由医院购置，因此用量有限，对元器件厂商而言，这终究是一个空间有限的市场，所以即便是ADI、意法半导体、安森美半导体等这样的医疗电子元器件巨头，在财报中都没有单独的医疗电子应用统计，而是将之归类于工业应用。

但伴随技术发展，便携式医护设备的价格越来越便宜，健康理念全民普及程度越来越高，疾病的防治工作从以治为主，将逐渐过渡到防治平衡，甚至以后会形成防胜于治的局面，在这种情况下，部分医疗设备由小众应用变成普及应用的可能性出现了。尤其是一次性诊断设备与个人医护设备。

ADI的彭智峰表示，当今健康管理与智慧医疗的理念已深入人心，与之相关的“几乎每一款电子产品都会成为市场爆款”。以智能可穿戴设备为例，据公开数据显示，2019年第一季度，全球可穿戴设备总出货量4960万台，中国可穿戴设备出货量为1950万台，年复合增长率为34.7%，已经成为全球第一的智能可穿戴市场。特别是，随着中国社会老龄化加速，多种医疗设备将有机会以“数倍于以往速度”的状态迅猛发展，其中，远程监护(RPM)、具有临床功能的智能可穿戴、慢病管理、数字化远程诊疗以及体外诊断中的快速诊断（POCT），都值得重点关注。

彭智峰认为，医疗设备行业将会出现以下发展趋势：

• 家用及可穿戴健康监测市场，特别是远程监护或者具有临床监测精度的智能可穿戴设备会呈现爆发式增长，院内服务会更多往院外转移。

  
  

• 要想做好院外监护，必须将院内监护的精准度“复制”到院外。智能可穿戴产品将开始具备更多的健康体征信号监测功能（如：血氧监测、心电心率监测、睡眠监测等），并具有（或接近）临床精准度的医疗健康监测功能，可穿戴设备未来将有望变成千万消费者的刚需产品。

  
  

• 国家医保局在2019年第三季度发文，将互联网诊疗纳入医保，事实上，北京已于3月3日完成首单“互联网+”诊疗报销。我们判断，本次疫情过后，政府政策和社会资本对互联网诊疗服务的支持力度有望将进一步加大。

安森美杨正龙表示，由于其独特的市场空间特性，传统医疗设备市场一般是大型或者独特的高性能产品主场，需求特殊，需要专业知识介入。相对而言，一次性诊断设备和个人医护设备进入门槛较低，随着社会整体经济的提升，这个领域的前景将被持续看好。与传统医疗设备相比，一次性诊断设备和个人医护设备的需求量大很多，两者“远不是一个数量级别”。在市场驱动下，越来越多的元器件供应商会对相关元器件的性能和特性进行升级，并提出更好的技术方案，在设备更新换代中发挥越来越重要的作用，这是一个良性的闭环。

安森美半导体医疗分部亚太区市场部经理杨正龙

杨正龙强调，无论是传统医疗器械，还是新兴的一次性诊断与个人医护设备，安森美半导体都投入了大量资源进行研究。一方面，对传统医疗设备，比如CT、MRI、ECG 等，提供持续的技术革新方案；同时，也对现有元器件方案进行成本、体积、功耗的优化设计，从而使产品更符合个人家庭医疗设备、一次性诊断设备的需求特性，实现“两手都要抓”的策略。

意法半导体于引表示，一次性诊断设备和个人医护设备确实是医疗电子设备的一个重要发展趋势。对于这两个应用，低成本、低功耗、高精度/高可靠性是最主要的参数。意法半导体STM32L低功耗产品在这一应用中有很多成功方案。在几年前就有客户用我们的STM32L在一次性早期妊娠检验产品中。同时意法半导体的超值型系列，为一次性诊断和个人医护设备的市场可行性提供了成本的保障。

医疗电子元器件成为“消费级”产品的关键是价格，倪明补充道：“在保证产品性能和一致性的前提下，合适的价格也是在一次性诊疗设备中成功的关键因素。ST MEMS针对这些领域准备了更加可靠的设计、充足的产能、10年供货承诺，以及一定冗余制造能力，以保护我们的供应链。比如，有客户已经在‘智能胃镜胶囊’里面使用了ST的运动传感器，用于监测胶囊在病人体内的精确姿态。”

给中国医疗设备厂商的建议

如今的医疗设备市场，仍是美欧日等国际厂商主导，中国厂商起步晚、规模小，但近年来发展速度较快。而且部分嗅到商业机会的健康设备公司，也想切入到医疗领域，在新冠疫情诱发下，又有无数公司前赴后继地在经营范围中添加了医疗设备项目。

“医疗健康行业独特而又对专业性要求很高，由于医疗产品研发周期很长，不同医疗产品进入市场要进行临床过程验证，并申请相应的上市许可证，进入这个行业之前，要对相应行业市场和规则有足够的了解，清楚自己产品特有的不可替代的价值，同时要考虑到是否有足够的资金和时间支撑产品从研发、临床到上市。”对于有志于在医疗设备领域投入的中国公司，安森美杨正龙的建议是要做好持久战的准备，毕竟医疗设备从立项到上市并不像消费类产品18个月就可以完成。

ADI彭智峰也表示，如果要跨越门槛进入医疗领域，首先需要去想办法获得行业经验，然后才能从具体细分领域切入，例如CT、X光机设备的信号采集模块与探测器模块等。“以数字平板X光机探测器为例，国内近年来发展得如火如荼，一举打破国外垄断，从传统医疗设备生产商，到X光整机厂商，再到TFT等显示屏生产厂商等，新入者纷纷以此为突破口，进军专业医疗电子设备。”

彭智峰认为，无论是智能可穿戴、医疗影像与监护，还是体外诊断市场，中国医疗电子市场都拥有巨大潜力，ADI将在发挥最强项的信号调理和信号处理能力基础上，集成电源、无线传输等完整信号链，推出模组，乃至完整的系统级解决方案，同时也将战略性投入，持续关注并积极参与医疗领域新技术研究，并重点投资新兴技术和产品开发。彭智峰最后强调补充：“ADI将继续以开放的心态，和诊断、治疗、预防、疾病管理等全生态链合作伙伴一起通力合作，共同推动中国医疗行业技术发展。”