“人命關(guān)天”——FRAM在醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　在最近熱映的影片《環(huán)太平洋》中，面對怪獸的沖擊波，采用數(shù)字電路控制的機(jī)甲戰(zhàn)士瞬間就癱瘓了，而只有模擬電路扛了下來。這可以形象地用來說明，電子元器件能否抗輻射有時候是人命關(guān)天的事兒!回到現(xiàn)實，在醫(yī)療電子應(yīng)用領(lǐng)域，將能夠抵抗高達(dá)50kGy伽瑪射線消毒的非易失性隨機(jī)存儲器——FRAM用于一些與生命息息的關(guān)鍵醫(yī)療設(shè)備就再合適不過了。

　　“其實，FRAM不只是具有抗輻射的特性，高速/高讀寫耐久性(一萬億次以上)和低功耗的特性也是它能夠成為醫(yī)療應(yīng)用中最佳存儲器選擇的重要原因。” 富士通半導(dǎo)體系統(tǒng)存儲器事業(yè)部副總裁松宮正人先生在日前于深圳舉辦的第六屆中國國際醫(yī)療電子技術(shù)大會(CMET2013)上表示。他專程從日本趕來深圳，發(fā)表題為“醫(yī)療應(yīng)用中的無電池存儲解決方案”的主題演講。

　　圖1：富士通半導(dǎo)體存儲器事業(yè)部副總裁松宮正人在第六屆中國國際醫(yī)療電子技術(shù)大會(CMET2013)作演講。

　　采用FRAM克服醫(yī)療存儲技術(shù)挑戰(zhàn)

　　FRAM(鐵電隨機(jī)存取存儲器)結(jié)合了傳統(tǒng)非易失性存儲器閃存和E2PROM的掉電仍然能保存數(shù)據(jù)的特點，并且達(dá)到了SRAM/DRAM的讀寫速度，為獨立存儲器芯片和嵌入式存儲器帶來一系列獨一無二的優(yōu)點。富士通是FRAM技術(shù)的先行者，并在此領(lǐng)域耕耘超過10年，從1999年開始量產(chǎn), 14年間累計銷售23億片F(xiàn)RAM產(chǎn)品，這其中在中國市場累計交貨超過5,300萬片。

　　近五年來，一些新型的非易失性存儲器技術(shù)如FRAM、PRAM、ReRAM、MRAM不斷涌現(xiàn)，但達(dá)到出色市場量產(chǎn)業(yè)績的只有FRAM。排除一些低端應(yīng)用市場， FRAM在對需要非易失性存儲、高安全性、高速、低功耗、耐久性和抗輻射性這些綜合性能的應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出眾、口碑良好。在醫(yī)療領(lǐng)域，F(xiàn)RAM在尤其是在一些人命關(guān)天的重要場合，如呼吸機(jī)等設(shè)備中的應(yīng)用，更是引人注目。

　　松宮正人先生在會議現(xiàn)場介紹了FRAM在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀：“雖然FRAM在醫(yī)療領(lǐng)域目前已經(jīng)商用了，但是從廣泛性的角度來看它還處于起步階段。相比日本和歐洲市場，F(xiàn)RAM在中國市場的認(rèn)知度還有待提高，而未來富士通半導(dǎo)體也會加大在醫(yī)療應(yīng)用方面的投入，幫助更多中國醫(yī)療設(shè)備廠商解決其在數(shù)據(jù)存儲方面所遇到的挑戰(zhàn)。”

　　下圖2強(qiáng)調(diào)了FRAM所具備的三個適用于醫(yī)療應(yīng)用的關(guān)鍵優(yōu)勢，其中無需后備電池的特性使其特別適合便攜式醫(yī)療器械的使用，同時能夠減少設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的費用;而高速/高讀寫耐久性使得患者信息可以實時，頻繁的存儲記錄;抗輻射的特性更是滿足了醫(yī)療器械高可靠性的要求。

　　圖2.富士通半導(dǎo)體FRAM適用于醫(yī)療應(yīng)用的三大優(yōu)勢。

　　EEPROM的相對成本優(yōu)勢正在消失

　　與傳統(tǒng)的非易失性存儲器如EEPROM相比，富士通FRAM的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在高速燒寫(是EEPROM的40,000 倍)、高耐久性(是EEPROM的1,000,000 倍 )和低功耗(是EEPROM的1/1,000 )等方面。這些優(yōu)勢使得FRAM越來越多地被需要高可靠性的應(yīng)用領(lǐng)域所采用，比如計量儀表(三相電表以及水表、氣表等)、電力自動化、醫(yī)療器械及醫(yī)療電子標(biāo)簽、汽車后裝設(shè)備、POS機(jī)/金融ATM機(jī)等等。

　　FRAM除了能夠在一些應(yīng)用中替代EEPROM外，更重要的是在一些關(guān)鍵醫(yī)療應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)EEPROM所不能實現(xiàn)的功能。例如，在涉及CT掃描X射線、用于消毒的紫外線和伽馬射線的醫(yī)學(xué)和生物處理領(lǐng)域中，如前所述，F(xiàn)RAM對輻射有很強(qiáng)的耐受性?；贔RAM的RFID可輕松通過標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)療滅菌過程，而基于EEPROM的RFID在這一過程會被擦除。

　　對于FRAM的成本問題，松宮正人先生也闡述了他的觀點：“這是和存儲容量相關(guān)的，容量不同，價格不同，現(xiàn)在FRAM和EEPROM一般的價格差距在2～5倍，而在大容量方面，例如1M～2M的FRAM和EEPROM的價格差距并不大，就只有1～2倍，所以，在大容量應(yīng)用中，EEPROM的價格并不占優(yōu)勢，未來將會被FRAM所替代。”

　　另一方面，由于控制著FRAM的整個研究開發(fā)，晶圓生產(chǎn)及封裝流程，加上多年的經(jīng)驗，富士通半導(dǎo)體能始終保證FRAM產(chǎn)品的高質(zhì)量和穩(wěn)定供應(yīng)。富士通半導(dǎo)體還在低功耗制造工藝上不斷創(chuàng)新，進(jìn)一步降低成本價格，并實現(xiàn)大容量化。相對來說，EEPROM的制造工藝卻長時間沒有變化，隨著時間的推移，EEPROM在成本上的優(yōu)勢將會逐漸減弱。

　　FRAM 100%被用于關(guān)乎生命的醫(yī)療設(shè)備

　　“排除非常便宜的一些低端應(yīng)用市場，在要求高可靠性，高速/高耐久性數(shù)據(jù)讀寫、低功耗、抗輻射等人命關(guān)天的醫(yī)療設(shè)備中，F(xiàn)RAM有著100%的應(yīng)用。” 松宮先生進(jìn)一步指出。

　　下面就讓我們跟隨松宮正人先生去醫(yī)院看看，都有哪些設(shè)備用到了富士通半導(dǎo)體的FRAM?并且為什么FRAM會與我們的生命息息相關(guān)?

　　圖3. FRAM單體存儲器在醫(yī)療器械領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　上圖3所示的這些應(yīng)用有一個共同的特點就是無需獨立電池為存儲器不間斷供電。這正是松宮正人先生的演講中所重點介紹的內(nèi)容之一——“醫(yī)療應(yīng)用中的無電池存儲解決方案”。對于不同的醫(yī)療器械，富士通半導(dǎo)體都有與之相應(yīng)的產(chǎn)品型號可以應(yīng)用，下面列出這位FRAM專家為不同應(yīng)用所推薦的不同的具體產(chǎn)品型號以及采用FRAM所帶來的好處。

　　1、呼吸機(jī)(CPAP Machine)

　　推薦產(chǎn)品型號：-SPI接口: MB85RS1MT(1Mbit),MB85RS2MT(2Mbit)。

　　選用FRAM 的優(yōu)勢：

　　-節(jié)能環(huán)保(FRAM無需電池);

　　-儲存設(shè)定參數(shù)(FRAM的高可靠性);

　　-患者呼吸狀態(tài)履歷實時記錄(FRAM的高速/高讀寫耐久性)。

　　2、輸液泵(Infusion Pump)

　　推薦產(chǎn)品型號：-I2C接口: MB85RC1MT(1Mbit),MB85RS2MT(2Mbit)。

　　選用FRAM 的優(yōu)勢：

　　-節(jié)能環(huán)保(FRAM無需后備電池，無需大電容);

　　-儲存設(shè)定參數(shù)(FRAM的高可靠性);

　　-注射狀態(tài)，報警履歷實時記錄(FRAM的高速/高讀寫耐久性)。

　　3、胰島素注射泵(Insulin Injection Pump)

　　推薦產(chǎn)品型號：-I2C接口:MB85RC64(64KBit)，MB85RC16(16Kbit)。

　　MB85RC04V(4KBit)

　　選用FRAM 的優(yōu)勢：

　　-節(jié)能環(huán)保(FRAM無需后備電池，無需大電容);

　　-儲存設(shè)定參數(shù)(FRAM的高可靠性);

　　-注射狀態(tài)(注射量，時間等)，報警信號履歷實時記錄(FRAM高速讀寫/高讀寫耐久性，實現(xiàn)實時頻繁記錄)。

　　4、監(jiān)護(hù)儀(Patient Monitor System，PMS)

　　推薦產(chǎn)品型號：-I2C,SPI接口:MB85RC64(64Kbit)， MB85RC16(16Kbit)， MB85RS256(256Kbit)。

　　選用FRAM 的優(yōu)勢：

　　-節(jié)能環(huán)保(FRAM無需后備電池，無需大電容);

　　-儲存設(shè)定參數(shù)(FRAM的高可靠性);

　　-患者監(jiān)護(hù)信息(呼吸，體溫，心跳，血壓，血酸等)，報警信號履歷實時記錄

　　(FRAM高速讀寫/高讀寫耐久性，實現(xiàn)實時記錄)。

　　5、有線內(nèi)視鏡(Wired Endoscope)

　　推薦產(chǎn)品型號：-I2C,SPI接口: MB85RC64(64KBit)，MB85RS256(256KBit)

　　選用FRAM 的優(yōu)勢：

　　-節(jié)能環(huán)保(FRAM無需后備電池，無需大電容)

　　-儲存設(shè)定參數(shù)(FRAM的高可靠性)

　　6、血氧測定儀(Pulse Oximetry)

　　推薦產(chǎn)品型號：-I2C接口: MB85RC64(64KBit)，MB85RC16(16KBit)。

　　選用FRAM 的優(yōu)勢：

　　-節(jié)能環(huán)保(FRAM無需后備電池，無需大電容);

　　-儲存參考數(shù)據(jù)或參數(shù)(FRAM的高可靠性);

　　-小封裝(FRAM的3mm x 2 mm無引腳小型封裝)。

　　7、生理分析儀表(血糖儀/尿液分析儀)

　　推薦產(chǎn)品型號：-I2C接口: MB85RC64(64KBit)，MB85RC16(16KBit)。

　　選用FRAM 的優(yōu)勢：

　　-節(jié)能環(huán)保(FRAM無需后備電池，無需大電容);

　　-儲存參考數(shù)據(jù)或參數(shù)(FRAM的高可靠性);

　　-超小封裝(FRAM的3mm x 2 mm無引腳小型封裝SON8)。

　　8、膠囊內(nèi)鏡(Capsule Endoscope)

　　推薦產(chǎn)品型號：-SPI接口: MB85RS1MT(1Mbit),MB85RS2MT(2MBit)。

　　選用FRAM 的優(yōu)勢：

　　-節(jié)能環(huán)保(FRAM無需后備電池，無需大電容);

　　-儲存設(shè)定參數(shù)(FRAM的高可靠性);

　　-(防止無限電池發(fā)生故障時，患者的圖象丟失)數(shù)據(jù)緩沖存儲器(FRAM高速讀寫/高讀寫耐久性，實現(xiàn)實時頻繁記錄);

　　-小封裝(FRAM的小型封裝SOP8)。

　　9、便攜式心電圖儀

　　推薦產(chǎn)品型號：-I2C接口: MB85RC64(64Kbit),MB85RC128(128KBit)

　　選用FRAM 的優(yōu)勢：

　　-節(jié)能環(huán)保(FRAM無需后備電池，無需大電容)

　　-儲存參考數(shù)據(jù)或參數(shù)(FRAM的高可靠性)

　　-患者的測定值,時間等信息(FRAM高速讀寫/高讀寫耐久性，實現(xiàn)實時頻繁記錄)

　　-小封裝(FRAM的小型封裝SOP8)

　　10、掃描儀CT-Scanner

　　推薦產(chǎn)品型號：-Parallel并口: MB85R256(256Kbit),MB85R1002A(1MBit)

　　選用FRAM 的優(yōu)勢：

　　-節(jié)能環(huán)保(FRAM無需電池，無需大電容)

　　-儲存結(jié)構(gòu)參考數(shù)據(jù),執(zhí)行參數(shù)(FRAM的高可靠性)

　　-掃描回轉(zhuǎn)數(shù),斷層掃描信息(FRAM高速讀寫/高讀寫耐久性，實現(xiàn)實時頻繁記錄)

　　其實，除了獨立的FRAM產(chǎn)品，富士通半導(dǎo)體還可提供FRAM RFID解決方案，包括HF(高頻)和UHF(超高頻)兩種系列，特別適合滿足高可靠性電子標(biāo)簽應(yīng)用如醫(yī)用標(biāo)簽的需求。FRAM RFID很適合經(jīng)常需要用伽瑪線照射進(jìn)行消毒的醫(yī)藥器械電子標(biāo)簽應(yīng)用，可很好地實現(xiàn)倉儲、物流、病患資料數(shù)據(jù)的管理。據(jù)松宮正人先生介紹，F(xiàn)RAM RFID產(chǎn)品在歐洲和美國的醫(yī)療市場已經(jīng)有了比較廣泛的應(yīng)用。