集成计算能力和微电子构成元件能否帮助您开发下一代植入式传感器、可穿戴设备或便携式仪器？
一种三芯片、双垫片堆栈
半导体、材料、能源等方面的进步正促使包括医疗电子设备在内的电子产品实现微型化。Design News采访了Promex新任首席运营官Dave Fromm，询问了有关医疗器械微电子工程方面的一些问题。
问：微电子技术如何用于医疗技术行业，未来又有哪些潜在用途？
答：半导体制造技术的进步提高了计算能力，并从以下两个方面对医疗技术产生深远影响。首先，原始计算能力更容易在芯片级别获得并集成至医疗技术设备中，曾经是专业行业领域现如今已成为集成至医疗器械的计算工具，从而实现其它复杂功能。其次，微电子密度使得器件越来越小，能耗也越来越低。两者的结合实现了十年前梦寐以求的集成水平，无论是带主动式传感器的微型可植入式设备、可穿戴设备，还是高性能的小型便携式仪器和简化用户工作流程的自动化技术都是这种技术进步的有力佐证。随着这些零部件都已实现商业化，现在所面临的挑战在于如何集成和组装可制造的、可靠产品。
问：微电子技术在其它行业的应用是否能激发新的医疗用途？
答：确实如此！商用集成计算能力和微电子构成元件的民主化正成为医疗器械发展的新前沿。相比只能制造出逐步完善现有技术的渐进式产品，产品设计师现在能够设计出一系列革命性产品来解决新问题。
问：什么才算是微电子？如何能够/应该达到微电子的“微”标准？
答：我们认为微电子是一种微米（百万分之一米；100微米约等于人类头发的厚度）尺寸级的子设备。实现这些尺寸级别需要能定位控制到几微米的装配工具/工艺以及实际上能够将它们在三维空间中组装起来并确保现场可靠性的材料。
问：医疗微电子设备是否存在可靠性和使用寿命问题？如何解决这些问题？
答：这些都是非常重要的问题。确保设备在使用寿命内持续保持高质量是产品设计的核心。正确集成/微型化自然能够提升设备可靠性。首先，设备在内部路径长度缩短的情况下使用寿命更长—物理世界与设备交互作用更少。然而，微型器件也会面临新的问题。最关键的是正确管理不同材料之间的界面；在组装过程中，必须注意保持界面清洁，使用适当的材料确保界面可靠，并管理设备内部电源。此外，相比大型器件，观察和了解微型器件潜在的或已观察到的可靠性问题更具挑战性。在开发、制造和使用过程中，通常必须使用特殊工具来发现缺陷或其它问题。这本身就是一门艺术！
问：微电子供电领域有哪些最新进展？
答：随着这些领域的发展，电源成为微型化的主要驱动力。首先，我们需要提供电源；大力推动提高功率密度和降低电池成本，或通过电感耦合由外部电源供电（其中延长传输距离和提高传输效率是需要改进的关键问题）。其次，需要降低器件功耗。
问：芯片设计和功能方面取得哪些最新进展？
答：芯片不再是（基本上）二维器件。设计师现在希望在单个封装内堆叠/排列多个器件，以提升性能并集成不同的功能，通常称为小芯片组。微型传感器是基于芯片的机电装置。
问：材料方面取得哪些有益于微电子技术的进展？
答：组装用胶粘剂可能是微电子集成最关键的发展领域。您可能没有想到这一点，但是集成所需的胶粘剂必须具备极其广泛的功能。这些功能示例包括控制粘度，确保胶水流向设计预期方向，而非偏移预期方向；开发具有特定光学特性、特定生物相容性和/或化学稳定性的胶粘剂；研发具有所需导电性和/或导热性或机械特性的材料，以提高强度和可靠性。
问：微电子领域是否面临最终用途或环境方面的挑战？如何应对这些挑战？
答：随着应用范围的扩大，微电子设备的运输、储存和使用条件正发生巨大变化。这对化学稳定性和生物相容性以及温度、湿度和抗振性/抗冲击性提出了新的要求。
问：Promex如何与医疗技术设计师在微电子领域展开合作？设计师的常见要求有哪些？贵公司是如何满足他们的要求？
答：Promex与医疗技术设计师在产品开发的各个环节展开合作。我们看到一些合作伙伴带着概念化的餐巾纸草图或简单设计模型与我们共同探讨，如何实际构建它们、有哪些影响设计元素、选择哪些材料和部件。在整个过程中，我们也发现了关键风险。其他的合作伙伴虽然有成熟的产品正在生产中，但是他们也存在亟需解决的制造方面的特定问题。还有一些合作伙伴的情况介于上述两类情况之间。
问：设计和制造微电子医疗器械时，通常使用的是标准设计和材料，还是进行大量定制？
答：鉴于产品设计师的创造力以及现代医疗器械存在的各种问题，需要无限定制，特别是随着这些器械体积越来越小，这一趋势愈发明显。然而，最成功的设计是通常综合运用不同市场上各种成熟的设计元素和组装过程。关键在于如何以新方式使用“旧”产品。
问：制造集成微电子设备的优质医疗技术产品需要什么？
答：需要更多的人才加入到该领域。幸运的是，我们看见了非医疗技术领域的年轻专业人士，比如电气工程师，他们对神经调节等新兴领域有着自己的想法，因为他们看到未满足的需求，并提出了解决医疗问题的方案。相比过去，现在我们看到各种技术、行业和专家之间相互交流、相互融合也越来越多。只有汇聚各种人才和奇思妙想才能继续推动集成微电子设备的医疗技术向前发展。
文章翻译来源：Design News
