从穿戴式医疗看模拟元件的整合与独立(台北科技大学电子工程系李仁贵教授:以穿戴式装置为例)

提到系统层级的设计，无非类比与混和讯号电路，加上多位讯号处理与操纵的流程，少了哪一个环结，系统都难以运行。但在类比前面电路的设计上，台北科技高校电子工程系李仁贵教授便提到，以配戴式设备为例，大家都会期待MCU（微处理器）能朝向SoC（系统单晶片）方向迈入，同时也希望达到更加多元的要求，由于就电路布局来讲，晶片愈少，愈能省掉更多电路布局，实务上能节省大量工作压力。

但就目前来看，在晶片整合上还是有些地区难以克服，打个比方，在心跳量测的应用上，好像10位元或者12位元的ADC（类比多位讯号转化器），大多都可以被整合在MCU中，但要是量测血氧，就必须使用到24位元档次的ADC，在整合上还是有不少艰难，所以将ADC独立于MCU以外来来设计会是较为理想的作法。

但是，李仁贵进一步提到，广泛来说，就配戴式医疗电子设计来讲，元件的整合水平，大多用二颗晶片就能搞定。一颗是类比前面电路，另一颗乃是MCU自身。就目前而言，类比电路前端的整合早已能将仪表放大器（Instrumentation Amplifier；INA）、过滤器（Filter）与可程序增益放大仪（Programmable Gain Amplifier；PGA）进行整合，MCU自身则能将ADC、MCU与BLE（蓝牙低功耗）融合，这可以说是在设备整合角度上，更为洁净的电路原理了。

自然，更进一步地从实务方面来探讨，还是有些元件进行单独，针对系统设计会较为有益。李仁贵表明，好像24位元的ADC，一般便会被用于心室收缩或者血夜反跳这类的系统设计，它不但会被独立出来，并且也务必跟影象感测器或者话筒这种元件组合，为的就是希望在讯号源能够有更高的质量。李仁贵也指出，生理讯号是一种很慢的讯号源，好像过滤器自身，搭配电阻与电容，其面积占比便会大一些，但类比前面电路整合晶片上，其电阻与电容便会选用外挂式设计。自然，假如过滤器自身能够动态调整得话，顺应不同运用，如脑波与血氧本身有不同的波长，过滤器就可作出调整，因此采用独立设计，也是相对较好的作法。

而李仁贵也提醒，配戴式医疗的系统设计，短时间可能在规格上还无法有明确界定，因此打前锋的，一般来说全是OEM商家居多，但规格明确以后，这也意味着系统所需的晶片也能一并确定，长远来看，要把晶片进行整合，或者选用SiP（系统级封装）的作法来变小系统容积，这都不是问题。他特别提示，开发高度整合的SoC没有问题，但市场没有要求，就没有意义可谈。他说，即使是半导体大厂TI（德州仪器），其旗下的商品并不是每粒全是高度整合，这表示了市场需求便是处在一个不明确的情况。

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