成像设备成中国医疗电子最大市场，FPGA厂商忙于开拓疆土

作者：孙昌旭

中国国际医疗器械博览会的热度一年胜过一年，今年规模再创纪录。而同期举办的第三届中国国际医疗电子技术大会(CMET)则更是吸引了众多国际半导体公司参加，会议也由以前的一天变为两天。

“医疗电子市场的年复合增长率在所在领域中最高，达14.6%，超过目前也是很火的汽车电子、无线通信等领域，所以大家可以想象它为什么吸引众多观众。”iSuppli资深分析师王仁震解释，“而中国医疗电子市场占全球的比例也是逐年增长，2006年只占到4%，但2013年可达到9%的比重。”

中国医疗市场的繁荣，与中国政府的大力投入相关。2009年中国政府共拿出8500亿元投入到医改中，而据王仁震分析，这其中将有约32 亿美金最后会直接投入到医疗电子设备采购中，这将对整个医疗电子产业形成非常大的刺激或冲击。而在新的医疗设备采购中，传统的三甲医院进行新设备购置意愿不是特别大，反而是比较小的医院购买力度比较大，政策倾向也比较明显。“因为三甲医院该有的设备配置很全了，如果更新换代需要的费用比较大。而小医院的购置需求会导致医院设备也向便携式方向发展。”他分析道。

据iSuppli的数据显示，在中国医疗电子设备市场，成像应用占的比例最大，“最有影响的是CT机，再往上是核磁共振，还有X光和B超，彩超的增长非常大，X光在大城市用得不多，但在二、三级城市里面，X光是非常重要的检测手段。”王仁震说道。而消费类包括血压计、血糖仪、助听器、心跳测试等增长非常快，不过从2009年开始增长稍微放缓这些，这是由于山寨的产品冲击。此外，病人监护仪的增长也非常快，但绝大部分在出口，靠海外市场拉动的，希望它能够逐渐转到国内市场
针对医疗成像市场的争夺战

如上所述，医疗成像市场所占比重大，单价高利润也高，而消费类医疗电子已开始山寨化，竞争激烈。所以前者成为国际半导体公司重点争夺的战场，特别是FPGA公司，因为FPGA天生的特点，非常适合于医疗成像系统的设计。

“医疗成像设备对多路并行、高清视频的要求，以及其相对于消费电子市场小批量的销量，都让FPGA成为最适合医疗成像系统的最佳平台。”赛灵思公司亚太区市场及应用总监张宇清说道。他指出目前的成像医疗市场面临着新的设计挑战，比如便携式超声设备就面临要采用 128个通道、需要150多个高速LVDS IO来接收数据的挑战，并且由于便携趋势，它要求小且低功耗，所以“便携式超声设备还需要将波束形成器和解调器集成在单片FPGA中，需要数以百万计的并行乘法器；同时功耗要低。”他说道，“而赛灵思的Virtex-6可为超声设备提供比竞争对手多4.5倍的差分I/O，同时其中集成的预加法器减少了波束形成器和解调器所需的乘法器，且Virtex-6的DSP模块架构为超声应用提供高2倍的容量。
除了便携式超声设备外，赛灵思看好中国市场的另一个成像应用是内窥镜，而其中需求的可视化系统也正是FPGA的擅长之处。“内窥镜可视系统正从1CCD升级到3CCD、从隔行到逐行、从标清到高清、从本机分辨率到像素转移的视频技术革新，同时，还要求全格式的实时图像处理和无线传输。“这些需要非常大的运算量，DSP处理起来很吃力。”张宇清分析道，“目前的方案是DSP搭配FPGA，将来将全部采用FPGA来实现。”此外，内窥镜的新兴技术还包括白光成像、窄带成像以及自动荧光成像等，适应各种系统分区与整合。这些都能通过FPGA实现，比如赛灵思方案中集成的XtremeDSP有助于加速视频和成像系统的扩展，而集成的LVDS Select I/O技术通过DVI、HDMI、SD-SDI以及固件接口，为实现全高清1080p图像传输提供足够的带宽；MicroBlaze软处理器为FPGA+ 并行DSP硬件加速系统的整合提供了灵活性。
王仁震谈到的监护仪市场，也是赛灵思近来要在中国市场推的重点。“对于监护仪市场，它面临的挑战包括高度的集成和低功耗设计，类似于蜂窝电话；要求便携的、灵活的器件能够适应不同的临床应用，支持无线与有线接口。”他补充道，“此外，监护仪还要求实时、多任务并行处理，FPGA能很好地满足这种要求。”

考虑到这些新的技术挑战，为帮助中国工程师快速设计出满足要求的最新成像设备，赛灵思会在今年下半年推出针对以上三个系统的目标设计平台，可大大减小设计困难，缩短上市时间。

不过，与赛灵思主攻成像系统不同，Actel更多是关注于医疗系统中的系统管理/控制、逻辑合并以及用户界面等应用。“Actel是唯一的真正上电即行的FPGA，上电比最接近的竞争对手快过数量级。”该公司技术工程师戴梦麟表示，“上电即行的优势表现在上电时系统组件的控制与切换、能在处理器醒觉前完成时间关键任务、立即向系统的其余部分提供时钟，省去了可编程逻辑器、配置PROM，时钟芯片、掉电检测芯片、电顺器以及复位控制器。所以节省成本、功耗和提供了可靠性。”他解释。Actel集成Flash的单片 FPGA可实现多个人机界面控制。但是张宇清则认为，FPGA中集成Flash功耗虽然降低，但是运行速度会减慢。赛灵思有集成Flash的方案，更多是外挂方案。