全球芯片供应的短缺已成现象级的行业问题。

芯片危机阻碍了全球经济从新冠疫情引发的衰退中复苏,并加剧了全球供应链危机。供应短缺几乎影响了所有依赖电子元件的行业,继续给从汽车、家用电器等行业带来压力,也蔓延到医疗设备行业。

半导体是当前许多医疗设备重要的组成部分,能够提供如操作控制、数据处理和存储、无线连接和电源管理等功能。传统医疗设备对半导体的依赖性没有那么大,而应用半导体的医疗设备不仅能实现传统医疗设备的功能,还能提高医疗设备的性能,降低成本。

但是,与汽车和消费电子产品相比,较小部分芯片最终用于医疗设备,根据美国半导体行业协会(SIA)去年秋季发布的最新报告,2019年用于全球医疗设备终端市场的半导体总销售额为56亿美元,仅占所有半导体市场总额的1．3%。但这些组件对于一系列重要医疗设备起着关键作用,如心脏起搏器和糖尿病血糖监测仪。

一叶知秋——从疫情看医疗芯片的重要性

近年,新冠疫情爆发也使得越来越多的人意识到医疗系统与医疗设备的重要性。

在疫情期间,呼吸机用于帮助严重肺损伤的患者进行辅助呼吸。呼吸机系统使用半导体传感器和处理器来监测生命信号。传感器用于确定患者每次呼吸的速度、体积和氧气量,并根据患者的需要准确调节氧气水平。处理器控制电机速度,辅助患者进行呼吸。

而便携式超声设备可以检测患者肺部病变等病毒症状,快速识别与新冠病毒相关的急性肺炎特征,而无需等待核酸检测。这种设备之前采用压电晶体作为超声波探头,价格一般超过10万美元。通过半导体芯片替代压电晶体,设备成本仅需几千美元,可以更便捷地探测、评估患者身体内部情况。

新冠病毒来势汹汹,且目前并未完全结束。对于公共场合来说对大量人员进行体温检查十分重要。当前的热像仪或非接触式额头红外温度计是两种常用的方式,这些设备也依靠传感器和模拟芯片等半导体将温度等数据转化为数字读数。

覆巢之下无完卵——缺芯引发医疗行业的连锁效应

近期根据 AdvaMed(全称为先进医疗技术协会,是全球最大的医疗器械行业协会)进行的一项研究表示,全球半导体芯片短缺正在导致医疗技术公司出现延误、订单取消和其他供应中断。据调查发现,三分之二的医疗技术公司至少在其一半的产品中使用了半导体。

并且,医疗设备需要的芯片和用于汽车制造和高科技制造使用的芯片需求大部分重合度较高,这一现象直接导致绝大多数医疗设备制造商不得不面临与其他行业直接竞争的风险,从而加剧医疗芯片短缺。并且据调查发现,超过 70% 的医疗设备制造商的半导体依赖单一供应商。缺乏其他供应商则意味着一旦出现中断,可能会导致70%的医疗设备制造商相继出现停产、订单延误等等现象。

早在今年4月,飞利浦医疗就已发出警告,因为全球芯片短缺,他们短期内将不得不停止生产用于治疗心脏骤停的设备。该公司在接受荷兰媒体NOS采访时发出警告。

根据首席执行官Van Houten的说法,这些医疗设备已经短缺。“因为涉及关键的医疗设备,我们担心这种短缺。”Van Houten表示,不希望因为无法制造设备而最终无法为医院提供医疗服务。但是,芯片短缺的确可能使飞利浦无法制造这些医疗设备。如果汽车工厂会因为没有芯片而倒闭,那么医疗设备制造公司也可能发生同样的情况。

8月16日,全球数字健康和睡眠呼吸暂停治疗的领先企业ResMed(瑞思迈)推出了全新睡眠呼吸暂停机AirSense 11。在此前的财务会议上,ResMed首席执行官 Mick Farrell曾表示,由于此前飞利浦大量召回CPAP给呼吸机市场留下了空白,呼吸机的需求增加,ResMed正努力完全填补这一缺口。

但是,实际情况似乎并不尽人意。

对此,Mick Farrell表示,飞利浦呼吸机的召回创造了需求,但全球芯片短缺限制了制造设备的速度。ResMed 将无法填补这种情况造成的整个供应缺口。这是供应链受限,而不是需求受限。Mick Farrell 还特别致电芯片供应商,希望能优先考虑他们的部分供应链。

两大巨头械企尚且因为芯片短缺而不得不缩减产量,更不要说其他中小医疗设备制造商。

AHRMM (美国医疗资源材料管理协会)供应链高级主管 Mike Schiller 表示,由于半导体短缺,医院也面临着长时间的订单延迟。席勒告诉《华尔街日报》,一些成员报告称,新的 CT 扫描仪、除颤器和遥测监视器的安装延迟了数月之久。

谁在布局?

ADI在健康领域有医疗影像与监护、医疗级可穿戴设备、体外诊断三大核心布局。在医疗健康领域,ADI的芯片服务了医疗影像(如CT、超声)、监护仪、体外诊断设备以及可穿戴产品,涵盖了大多数需要数据转换和信号处理的医疗器械产品。从预防、诊断、治疗再到疾病管理,ADI的技术产品几乎涵盖了整个诊疗的流程。

在预防领域,ADI的芯片产品多用在消费级可穿戴产品,健康或者亚健康人群佩戴手环、手表来监测体征信号,进而干预指导日常生活;在诊断领域,ADI的芯片产品已经用在医疗影像、体外诊断、体征信号检测等场景;在治疗领域,ADI的芯片产品主要用在监护方面,包括ICU的监护以及外科手术设备等;在慢病管理方面,ADI的技术产品贯穿整个慢病管理的流程,为客户提供服务。

ST意法半导体的产品也在医疗领域有着较为广泛的应用。在医疗电子设备,例如监护设备、检测设备上都可以找到ST的MCU产品。尤其在便携式医疗和个人医护产品中,例如红外体温器,血糖血氧仪,血压计,ECG等产品。

ST的STM32L(超低功耗系列),STM32F4以及STM32H7系列高性能MCU产品是意法半导体布局医疗电子产品的主流方案。另外,针对医疗电子设备的不同要求,ST的MEMS产品部门可以提供用于检测运动的运动传感器、监测环境的环境传感器、收集声音的硅麦克风以及用于微控制的执行器。这些产品经常被用在医疗机器人、患者监护、远程医疗以及便携式医疗产品上。

此前,NVIDIA跟通用电气(GE)也宣布一项合作,NVIDIA的AI芯片将导入通用旗下GE Healthcare全球50万台医疗检测仪器中,加速医疗数据处理、分析,让医生在进行诊断时达成更高的准确率。同时,英伟达也在布局AI健康领域。希望通过软件的创新赋能医疗设备,在硬件端产生智能设备,同时英伟达配置软件开发的SDK,这意味着将来医疗设备可以利用人工智能技术随时随地的计算。

早前,联发科发布了业界首款智能健康方案——MediaTek Sensio,并且发布了首款六合一的智能健康芯片 MT6381,60 秒即可测量用户心率、心率变异、血压趋势、血氧饱和度、心电图、光体积脉搏图等 6 项生理数据。