Миниатюрный чип со сверхнизким энергопотреблением будет использоваться в СнК для носимых медицинских устройств
Компания Imec и исследовательский центр Holst Centre анонсировали миниатюрный аналоговый чип для датчиков электрокардиографа, выполненный по 40 нм технологическому процессу. Инновационное решение, интегрирующее технологию и схему обработки сигналов во временной области (time domain), обладает низким энергопотреблением и поддерживает возможность определения последовательности биений даже в движении, что открывает путь к разработке бюджетных маломощных многосенсорных систем-на-кристалле (СнК) для носимых медицинских приборов.
В современных электронных системах и приложениях в сфере личного медицинского обслуживания существует явная необходимость добавления цифровой обработки сигналов и увеличения объема системной памяти. В то время как в современных цифровых микросхемах и микросхемах памяти реализуются все преимущества современных технологий, и они становятся мощнее, производительнее и занимают все меньшую площадь на печатной плате, мы не должны забывать об аналоговой электронике, имеющей непосредственное отношение к считыванию различных данных. До последнего времени в аналоговой схемотехнике не происходило значимых изменений, приводящих к миниатюризации схем, а кроме того, учитывая тенденцию к снижению напряжения питания, аналоговые интерфейсные микросхемы сталкиваются с серьезными проблемами при желании достичь широкого динамического диапазона, компактных размеров и малого энергопотребления.
Представленный чип датчика электрокардиографа, выполненный по 40-нм технологическому КМОП процессу, занимает площадь 0.015 мм2. Он может работать с AC-сигма электродами (размах напряжения сигнала 40 мВ) и DC электродами (до 300 мВ), потребляя в активном режиме 3.3 мкВт при напряжении питания 0.6 В. Система стабильно работает и выделяет ЭКГ сигнал в условиях «шумового стресса» и способна детектировать последовательные удары сердца даже при энергичных движениях человека. Это было достигнуто за счет внедрения архитектуры обработки данных во временной области, которая использует последние достижения технологий и позволяет избежать необходимости использования массивных аналоговых схем, например, усилителей с большим коэффициентом усиления, и дополнительных пассивных компонентов.
Со слов представителей компании Imec, представленный инновационный чип датчика ЭКГ прокладывает путь к разработке дешевых, маломощных мультисенсорных систем для амбулаторных медицинских приложений. Более того, он открывает дополнительные инновационные пути разработки аналоговых интерфейсных схем по 40-нм технологическому процессу, используя все преимущества масштабируемых технологий, используемых в цифровых архитектурах.
