FPGA比ARM、X86在中高端医疗应用中更显优势

摘要：  估计中国对医疗电子设备的功耗、可携性及成本的要求会比较高。由于中国的经济发展非常迅速，但仍有大量低收入的人口在偏远的地区。这些地区交通不便，而且往往电源供应不稳定，所以对电池供电或需要电池作为后备电源的医疗设备的需求会增加。

关键字：  FPGA，  ARM，  X86

11月27日，估计中国对医疗电子设备的功耗、可携性及成本的要求会比较高。由于中国的经济发展非常迅速，但仍有大量低收入的人口在偏远的地区。这些地区交通不便，而且往往电源供应不稳定，所以对电池供电或需要电池作为后备电源的医疗设备的需求会增加。

医疗电子设备参考图

其中，中国的便携式∕家用医疗电子设备的需求增长虽然非常迅速，但市场的覆盖率占人口的比例仍然偏低。而且随着未来中国人口老化的问题加剧、普遍人民的收入增加、医疗设备的成本的降低，便携式∕家用医疗电子市场仍然有十分大的发展空间。

FPGA的优势在于灵活性高，由于具有硬件并行处理的特点，它的性能可以比高端的处理器或DSP更高。随着新的需求加入医疗设备中，利用FPGA的灵活性，工程师可以应付更多种类的接口标准及外设。另一方面，现在的FPGA很多都已经整合嵌入式处理器及DSP模块，其中以ARM架构为主流。因此工程师可以更灵活地在软件及硬件的分工上进行选择以达到性能、功耗、尺寸、成本等目标。随着嵌入处理器及DSP模块在FPGA中变得普及，在中高端的医疗应用中FPGA比ARM、X86等处理器的优势更明显。

超声设备在中国一直都是医疗成像类设备的主要产品，FPGA在超声设备里的应用主要为波束成型器、影像采集、处理及显示、系统管理、接口扩充及通信。超声设备主要的发展潮流包括小型化、增加各种的通讯接口，数据存取及加密。

对于高端的应用如核磁共振及电脑断层扫描系统，客户一般要求器件能整合更多功能以减省空间、增加可靠性及提高性能。一般高端FPGA整合的功能包括DSP模块、处理器硬核、高速记忆体控制器、外部大容量存储控制器、高速串行接口、各种通讯外设等等。

除了半导体本身以外，核磁共振设备对器件的封装材料也有一定要求，例如无磁封装。无磁封装能够有效地提升核磁共振系统的成像质量。

而电脑断层扫描及数字式X-射线诊断设备则要求FPGA具备耐辐射性以避免功能及数据因单事件翻转(single event upset，SEU) 而出现功能或数据错误。

Microsemi新推出的SmartFusion2 SoC FPGA系列以快闪(Flash)为基础，具备高可靠性和单事件翻转免疫能力，可以避免硬件出现相关故障。SmartFusion2的设计可针对医疗、工业、国防、航空、通讯等具有挑战性的安全关键性应用行业。

SmartFusion2器件设计能满足众多行业的可靠性标准，其中包括医疗相关的IEC 62304标准，并且具有达到零故障率(failures in time， FIT)的SEU免疫能力。SmartFusion2整合了一个166 MHz ARM Cortex-M3处理器、先进的安全处理加速器、DSP模块、SRAM、eNVM和业界所需要的高性能通讯接口。似上功能使客户能够实现高整合度、减省空间、增加可靠性、提高性能等目标，能够满足各种医疗设备的用需求。

除此从外，我们也提供电机控制相关的参考设计给核磁共振及电脑断层扫描系统等的高端应用。