医疗保健已不再局限于医生办公室或医院--它的边界正被拓展到可以通过技术在舒适的家中完成。事实上,随着医疗保健与技术越来越密不可分,它正在推动患者护理的发展,并改变着我们对医疗保健的看法。从连续血糖监测仪(CGM)到支持人工智能的超声波检查,医疗保健领域的创新正在开启曾经被认为不可能实现的可能性。超便携、数据丰富的医疗设备的兴起正在改变我们检测、诊断和管理健康状况的方式。而且是在病人踏进诊所之前。

是什么推动了这一转变?半导体,更确切地说,是我们的基本芯片。

为了了解 GlobalFoundries 在实现这些医疗和健康物联网突破方面发挥的作用,我们采访了 IEEE 会员、高级总监兼医疗物联网终端市场负责人 Anirban Bandyopadhyay 博士。在我们的对话中,Anirban 分享了推动这一转变的原因、最大的机遇在哪里,以及为什么这一领域既是技术前沿,又是个人使命。

请谈谈半导体与医疗保健领域的交叉点。您认为未来几年这一领域将如何发展?

我们正处于医疗技术行业的拐点。医疗领域大致分为药理学(药物)和医疗技术(设备)。在这里,我指的是后者,在过去的两三年里,我们看到了向超便携设备的巨大转变。

这有几个原因:医疗费用昂贵,就医耗时,而且随着病情的发展,医疗风险也会增加。但是,如果我们能尽早发现问题(通过监测、跟踪和诊断),我们不仅能改善治疗效果,还能降低长期成本。这就是护理点设备的作用所在。

护理点意味着治疗或诊断在病人所在地进行,无论是在诊所还是在家里。这些设备可处理从监测、诊断到治疗的一切事务。例如,连续血糖监测仪等可穿戴设备。作为基准,去年的销售量达到了 3 亿台。这在医疗领域是闻所未闻的。

半导体使之成为可能。要制造小型、低功耗、高性能的设备,您需要先进的半导体技术。只有定制芯片才能实现小型化、高能效和板载处理功能;这正是 GlobalFoundries 的优势所在。现在,这一点比以往任何时候都更加重要,因为医疗技术行业曾经依赖于可重复用于医疗以外的各种应用和领域的现成芯片,现在已转而使用定制芯片(即专用集成电路 (ASICS))来满足其终端产品的性能/功耗需求,从而使我们的客户能够创建适合其独特应用的真正差异化解决方案。

让我们回到最初。您是如何涉足这个领域的?又是什么吸引了GF加入其中?

答案有两个。在 GF 方面,我们开始发现客户已经在医疗应用中使用我们的芯片,有时我们甚至毫不知情。就在那时,我们意识到我们拥有独特的价值主张:我们的技术可以实现高能效、高性能和高可靠性的设备。

因此,我们有意识地决定参与其中,因为我们认为推进数字医疗不仅是一个机遇,也是与我们的使命相一致的社会责任。

就我而言,我的大部分职业生涯都是在连接领域度过的,业内人士都知道我从事这项工作。但在家里,我的妻子是一名微生物学家,我的女儿正在学医。与她们交谈时,我发现自己并不总是了解她们的世界,但我想了解。这让我深入思考半导体如何为他们正在努力实现的突破提供动力。这种个人联系激发了我进入医疗物联网领域的灵感。

哪些市场或患者趋势正在推动对微型化、具备人工智能功能的医疗设备的需求?

最大的驱动力之一是早期检测。现在,如果你去看医生并参考智能手表或健康手环上的数据,他们不会用这些数据来为诊断提供依据。但这种情况正在改变。即使设备不是 100% 准确,它也能标记出早期指标,以加快诊断速度,从而 挽救生命。

消费者希望了解自己的身体对食物、压力或睡眠的反应。CGM、智能手表和可穿戴设备等设备越来越能够提供这些信息。其中一些已获得美国食品及药物管理局(FDA)批准,另一些则尚未获得批准,但它们仍可作为早期预警系统。

因此,这就是我们的未来:一个可以持续监测身体状况、实时掌握自身健康信息的时代。

那么,GF的平台为医疗和健康物联网设备带来了哪些好处?

医疗设备制造商需要做到以下四点:微型化、高能效、出色的信噪比和极高的可靠性。

以我们的22FDX®平台为例。它具备业界领先的超低功耗性能、卓越的接收灵敏度以及低噪声放大器。目前,大多数医疗设备仍采用主流工艺节点(130nm、90nm、65nm),但我们已观察到这一趋势正在发生转变。随着需求不断演变,越来越多的客户正转向22FDX®,以满足下一代产品在性能和外形尺寸方面的需求。

此外,GF 在支持长生命周期产品方面有着良好的记录,这对医疗领域至关重要。我们在航空航天和汽车领域的经验使我们成为这一市场的理想代工厂。

有没有哪些具体的医疗应用让你特别感兴趣?

有两个领域尤为突出:成像和诊断测序。

传统上,一提到成像,我们就会想到 CT 扫描仪这样的大型机器。但我们正在不断发展。与智能手机连接的手持超声波设备已经出现,它们真正改变了游戏规则--尤其是在医疗条件有限的地区。只需极少的培训,人们就能捕捉图像并获得人工智能辅助诊断。

其次是诊断测序,准确地说,是 DNA 和蛋白质测序。既然可以在本地使用片上系统进行处理,为什么还要将原始数据发送到庞大的服务器群进行处理呢?将半导体芯片直接置于测序仪下方,可以进行实时分析并立即采取行动。这才是革命性的。

GF最近宣布了其先进封装中心。这在整体布局中扮演什么角色?

微型化不会止步于节点扩展。芯片组架构和先进的封装(如垂直堆叠芯片)使我们能够进一步缩小外形尺寸。我们已经在晶圆和芯片级堆叠芯片设计方面与客户开展合作。

我们的与众不同之处在于如何处理这些堆叠设计中的功率耗散。这是最大的挑战之一,我们相信我们有比大多数竞争对手更有效的方法。这也是我们在医疗领域的一大优势,因为电源和热量管理在医疗领域至关重要。

最后想说的是——在这个行业里,有什么真正重要却常常被遗忘的事情吗?

人们经常忽略的一点是,医疗设备需要生命周期支持。这些不是短期产品。你需要一个能为设备提供十年或更长时间支持的代工厂。GF 拥有这样的规模和思维方式。我们已经在航空航天、汽车领域做到了这一点,现在我们也准备在医疗领域做到这一点。

长期承诺很重要。因为归根结底,这不仅关乎性能或成本,还关乎信任。

Anirban Bandyopadhyay 博士是 GlobalFoundries 高级总监兼医疗/保健部门主管。Bandyopadhyay 博士还是 IEEE 会员和 IEEE 电子器件协会杰出讲师,并代表 GF 参与不同的行业联盟。在担任现职之前,他曾在 GF、IBM Microelectronics 和英特尔担任领导职务,负责的领域包括射频设计启用、硅光子学、射频和混合信号 SOC 的信号完整性以及不同终端设备无线连接的射频技术评估。