Chipløsninger til sundhedspleje og medicinsk udstyr

Kort beskrivelse:

Kunstig intelligens (AI) teknologi har haft succes på hospitaler, bærbare enheder og rutinemæssige lægebesøg.Medicinske fagfolk kan bruge enheder, der bruger AI- og VR-teknologi til at udføre diagnostisk arbejde, støtte robotkirurgi, uddanne kirurger og endda behandle depression.Det globale AI-sundhedsmarked forventes at nå op på $120 milliarder i 2028. Medicinsk udstyr er nu i stand til at være mindre i størrelse og understøtte en række nye funktioner, og disse innovationer er muliggjort af den fortsatte udvikling af halvlederteknologi.


Produktdetaljer

Produkt Tags

Planlægning

Planlægningen, der kræves for at designe chips til medicinske applikationer, er helt anderledes end andre områder og endda meget forskellig fra missionskritiske markeder såsom selvkørende biler.Uanset typen af ​​medicinsk udstyr vil medicinsk chipdesign dog stå over for tre store udfordringer: strømforbrug, sikkerhed og pålidelighed.

Lavt strømdesign

I udviklingen af ​​halvledere, der bruges i sundhedssektoren, skal udviklere først sikre, at det lave strømforbrug af medicinsk udstyr, implanterbare enheder er strengere krav til dette, fordi sådanne enheder skal placeres kirurgisk i kroppen og fjernes, strømforbruget bør være lavere Generelt ønsker læger og patienter, at implanterbart medicinsk udstyr kan holde 10 til 20 år i stedet for hvert par år for at udskifte et batteri.

De fleste ikke-implanterbare medicinske enheder kræver også design med ultra-lav strøm, fordi sådanne enheder for det meste er batteridrevne (såsom fitness-trackere på håndleddet).Udviklere er nødt til at overveje teknologier såsom lavlækageprocesser, spændingsdomæner og omskiftelige strømdomæner for at reducere aktivt og standby-strømforbrug.

Pålideligt design

Pålidelighed er sandsynligheden for, at chippen vil udføre den nødvendige funktion godt i et givet miljø (inde i den menneskelige krop, på håndleddet osv.) i en specificeret periode, som vil variere afhængigt af brugen af ​​det medicinske udstyr.De fleste fejl opstår på fremstillingsstadiet eller nær slutningen af ​​levetiden, og den nøjagtige årsag vil variere afhængigt af produktets specifikationer.For eksempel er levetiden for en bærbar eller mobil enhed cirka 3 år.

Fejl ved end-of-life skyldes primært transistorældning og elektromigration.Aldring refererer til den gradvise forringelse af transistorydelsen over tid, hvilket i sidste ende fører til svigt af hele enheden.Elektromigrering eller uønsket bevægelse af atomer på grund af strømtæthed er en vigtig årsag til sammenkoblingssvigt mellem transistorer.Jo højere strømtætheden gennem ledningen er, jo større er chancen for fejl på kort sigt.

Den korrekte drift af medicinsk udstyr er afgørende, så pålidelighed skal sikres helt i begyndelsen af ​​designfasen og gennem hele processen.Samtidig er det også vigtigt at reducere variabiliteten i produktionsfasen.Synopsys tilbyder en komplet pålidelighedsanalyseløsning, almindeligvis omtalt som PrimeSim Reliability Analysis, som omfatter kontrol af elektriske regler, fejlsimulering, variabilitetsanalyse, elektromigrationsanalyse og transistorældningsanalyse.

Sikkert design

De fortrolige medicinske data indsamlet af medicinsk udstyr skal sikres, så uautoriseret personale ikke kan få adgang til private medicinske oplysninger.Udviklere skal sikre, at medicinsk udstyr ikke er modtageligt for nogen form for manipulation, såsom muligheden for, at skrupelløse personer hacker ind i en pacemaker for at skade en patient.På grund af den nye lungebetændelsesepidemi bruger det medicinske område i stigende grad tilsluttede enheder for at reducere risikoen for kontakt med patienter og for nemheds skyld.Jo flere fjernforbindelser der etableres, jo større er potentialet for databrud og andre cyberangreb.

Set fra chipdesignværktøjer bruger chipudviklere til medicinsk udstyr ikke andre værktøjer end dem, der bruges i andre applikationsscenarier;EDA, IP-kerner og værktøjer til pålidelighedsanalyse er alle væsentlige.Disse værktøjer vil hjælpe udviklere med at planlægge effektivt for at opnå ultra-laveffekt chipdesign med øget pålidelighed, samtidig med at der tages højde for pladsbegrænsninger og sikkerhedsfaktorer, som er vigtige for patientens sundhed, informationssikkerhed og livssikkerhed.

I de senere år har det nye kroneudbrud også fået flere og flere til at indse vigtigheden af ​​medicinske systemer og medicinsk udstyr.Under epidemien blev ventilatorer brugt til at hjælpe patienter med alvorlig lungeskade med assisteret vejrtrækning.Ventilatorsystemer bruger halvledersensorer og processorer til at overvåge vitale signaler.Sensorerne bruges til at bestemme patientens hastighed, volumen og mængde ilt pr. vejrtrækning og til at justere iltniveauet nøjagtigt til patientens behov.Processoren styrer motorhastigheden for at hjælpe patienten med at trække vejret.

Og den bærbare ultralydsenhed kan opdage virale symptomer såsom lungelæsioner hos patienter og hurtigt identificere træk ved akut lungebetændelse forbundet med den nye coronavirus uden at vente på nukleinsyretest.Sådanne enheder brugte tidligere piezoelektriske krystaller som ultralydsonder, som typisk koster mere end $100.000.Ved at erstatte den piezoelektriske krystal med en halvlederchip, koster enheden kun et par tusinde dollars og giver mulighed for lettere påvisning og vurdering af patientens indre krop.

Den nye coronavirus er på vej frem og er ikke helt forbi endnu.Det er vigtigt for offentlige steder at kontrollere temperaturen på et stort antal mennesker.Nuværende termiske billedkameraer eller berøringsfri pande infrarøde termometre er to almindelige måder at gøre dette på, og disse enheder er også afhængige af halvledere såsom sensorer og analoge chips til at konvertere data såsom temperatur til digitale aflæsninger.

Sundhedsindustrien har brug for avancerede EDA-værktøjer for at imødekomme nutidens stadigt skiftende udfordringer.Avancerede EDA-værktøjer kan levere en række forskellige løsninger, såsom implementering af databehandlingskapaciteter i realtid på hardware- og softwareniveauer, systemintegration (integration af så mange komponenter som muligt i en enkelt-chip-platform) og evaluering af virkningen af ​​lav- strømdesign på varmeafledning og batterilevetid.Halvledere er en vigtig komponent i mange nuværende medicinske enheder, der leverer funktioner som operationskontrol, databehandling og lagring, trådløs forbindelse og strømstyring.Traditionelt medicinsk udstyr er ikke så afhængigt af halvledere, og medicinsk udstyr, der anvender halvledere, udfører ikke kun funktionerne som traditionelt medicinsk udstyr, men forbedrer også ydeevnen af ​​medicinsk udstyr og reducerer omkostningerne.

Industrien for medicinsk udstyr udvikler sig i et hurtigt tempo, og chipudviklere designer og fortsætter med at drive innovation i den næste generation af implanterbare enheder, medicinsk udstyr til hospitaler og wearables til sundhedspleje.


  • Tidligere:
  • Næste:

  • Skriv din besked her og send den til os