Solusi chip untuk aplikasi perawatan kesehatan dan perangkat medis
Perencanaan yang diperlukan untuk merancang chip untuk aplikasi medis sangat berbeda dari bidang lain, dan bahkan sangat berbeda dari pasar yang sangat penting seperti mobil tanpa pengemudi.Apa pun jenis perangkat medisnya, desain chip medis akan menghadapi tiga tantangan utama: konsumsi daya, keamanan, dan keandalan.
Dalam pengembangan semikonduktor yang digunakan dalam perawatan kesehatan, pengembang pertama-tama harus memastikan bahwa konsumsi daya yang rendah pada perangkat medis, perangkat implan merupakan persyaratan yang lebih ketat untuk ini, karena perangkat tersebut perlu dipasang dan dilepas melalui pembedahan, konsumsi daya harus lebih rendah. Secara umum, dokter dan pasien menginginkan alat kesehatan implan dapat bertahan 10 hingga 20 tahun, dibandingkan harus mengganti baterai setiap beberapa tahun.
Sebagian besar perangkat medis non-implan juga memerlukan desain berdaya sangat rendah, karena perangkat tersebut sebagian besar bertenaga baterai (seperti pelacak kebugaran di pergelangan tangan).Pengembang perlu mempertimbangkan teknologi seperti proses dengan kebocoran rendah, domain tegangan, dan domain daya yang dapat dialihkan untuk mengurangi konsumsi daya aktif dan siaga.
Keandalan adalah probabilitas bahwa chip akan menjalankan fungsi yang diperlukan dengan baik di lingkungan tertentu (di dalam tubuh manusia, di pergelangan tangan, dll.) untuk jangka waktu tertentu, yang akan bervariasi tergantung pada penggunaan perangkat medis.Sebagian besar kegagalan terjadi pada tahap produksi atau menjelang akhir masa pakainya, dan penyebab pastinya akan bervariasi tergantung pada spesifikasi produk.Misalnya, umur laptop atau perangkat seluler kurang lebih 3 tahun.
Kegagalan di akhir masa pakainya terutama disebabkan oleh penuaan transistor dan migrasi listrik.Penuaan mengacu pada penurunan kinerja transistor secara bertahap seiring waktu, yang pada akhirnya menyebabkan kegagalan seluruh perangkat.Elektromigrasi, atau pergerakan atom yang tidak diinginkan karena rapat arus, merupakan penyebab penting kegagalan interkoneksi antar transistor.Semakin tinggi rapat arus yang melalui saluran, semakin besar kemungkinan kegagalan dalam jangka pendek.
Pengoperasian peralatan medis yang benar sangatlah penting, sehingga keandalan harus dipastikan sejak awal tahap desain dan selama proses berlangsung.Pada saat yang sama, mengurangi variabilitas dalam tahap produksi juga penting.Synopsys menawarkan solusi analisis keandalan yang lengkap, biasa disebut Analisis Keandalan PrimeSim, yang mencakup pemeriksaan aturan kelistrikan, simulasi kesalahan, analisis variabilitas, analisis migrasi listrik, dan analisis penuaan transistor.
Data medis rahasia yang dikumpulkan oleh perangkat medis perlu diamankan sehingga personel yang tidak berwenang tidak dapat mengakses informasi medis pribadi.Pengembang perlu memastikan bahwa perangkat medis tidak rentan terhadap segala bentuk gangguan, seperti kemungkinan oknum yang tidak bertanggung jawab meretas alat pacu jantung untuk membahayakan pasien.Karena epidemi pneumonia baru, bidang medis semakin banyak menggunakan perangkat yang terhubung untuk mengurangi risiko kontak dengan pasien dan demi kenyamanan.Semakin banyak koneksi jarak jauh yang dibangun, semakin besar potensi pelanggaran data dan serangan siber lainnya.
Dari perspektif alat desain chip, pengembang chip perangkat medis tidak menggunakan alat yang berbeda dari yang digunakan dalam skenario aplikasi lainnya;EDA, inti IP, dan alat analisis keandalan semuanya penting.Alat-alat ini akan membantu pengembang merencanakan secara efektif untuk mencapai desain chip berdaya sangat rendah dengan peningkatan keandalan, sekaligus mempertimbangkan keterbatasan ruang dan faktor keselamatan, yang penting bagi kesehatan pasien, keamanan informasi, dan keselamatan jiwa.
Dalam beberapa tahun terakhir, wabah virus corona baru juga membuat semakin banyak orang menyadari pentingnya sistem medis dan peralatan medis.Selama epidemi, ventilator digunakan untuk membantu pasien dengan cedera paru-paru parah dengan bantuan pernapasan.Sistem ventilator menggunakan sensor dan prosesor semikonduktor untuk memantau sinyal vital.Sensor digunakan untuk menentukan laju, volume dan jumlah oksigen per napas pasien dan untuk menyesuaikan tingkat oksigen secara tepat dengan kebutuhan pasien.Prosesor mengontrol kecepatan motor untuk membantu pasien bernapas.
Dan perangkat ultrasonografi portabel ini dapat mendeteksi gejala virus seperti lesi paru-paru pada pasien dan dengan cepat mengidentifikasi ciri-ciri pneumonia akut yang terkait dengan virus corona baru tanpa menunggu pengujian asam nukleat.Perangkat tersebut sebelumnya menggunakan kristal piezoelektrik sebagai probe ultrasonik, yang biasanya berharga lebih dari $100.000.Dengan mengganti kristal piezoelektrik dengan chip semikonduktor, perangkat ini hanya berharga beberapa ribu dolar dan memungkinkan deteksi dan penilaian bagian dalam tubuh pasien dengan lebih mudah.
Virus corona baru sedang meningkat dan belum sepenuhnya berakhir.Penting bagi tempat umum untuk memeriksa suhu tubuh banyak orang.Kamera pencitraan termal saat ini atau termometer inframerah dahi non-kontak adalah dua cara umum untuk melakukan hal ini, dan perangkat ini juga mengandalkan semikonduktor seperti sensor dan chip analog untuk mengubah data seperti suhu menjadi pembacaan digital.
Industri layanan kesehatan memerlukan alat EDA yang canggih untuk menghadapi tantangan yang terus berubah saat ini.Alat EDA tingkat lanjut dapat memberikan berbagai solusi, seperti menerapkan kemampuan pemrosesan data real-time di tingkat perangkat keras dan perangkat lunak, integrasi sistem (mengintegrasikan sebanyak mungkin komponen ke dalam platform chip tunggal), dan mengevaluasi dampak rendahnya efisiensi data. desain daya pada pembuangan panas dan masa pakai baterai.Semikonduktor adalah komponen penting dari banyak perangkat medis saat ini, menyediakan fungsi seperti kontrol operasional, pemrosesan dan penyimpanan data, konektivitas nirkabel, dan manajemen daya.Alat kesehatan tradisional tidak terlalu bergantung pada semikonduktor, dan alat kesehatan yang menggunakan semikonduktor tidak hanya menjalankan fungsi alat kesehatan tradisional, tetapi juga meningkatkan kinerja alat kesehatan dan mengurangi biaya.
Industri perangkat medis berkembang dengan pesat, dan pengembang chip sedang merancang dan terus mendorong inovasi pada perangkat implan generasi berikutnya, perangkat medis rumah sakit, dan perangkat kesehatan yang dapat dikenakan.
