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集成電路對(duì)國(guó)家的重要性范文第1篇

集成電路是換代節(jié)奏快、技術(shù)含量高的產(chǎn)品。從當(dāng)今國(guó)際市場(chǎng)格局來(lái)看，集成電路企業(yè)之間在知識(shí)產(chǎn)權(quán)主導(dǎo)權(quán)上斗爭(zhēng)激烈，重要集成電路產(chǎn)品全球產(chǎn)業(yè)組織呈現(xiàn)出跨國(guó)公司(準(zhǔn))寡頭壟斷的特征，集成電路跨國(guó)公司銷售、制造、研局朝全球化方向發(fā)展。有鑒于此，當(dāng)前集成電路是中國(guó)的“短腿”產(chǎn)業(yè)。

(一)產(chǎn)品研究開發(fā)至關(guān)重要。

集成電路產(chǎn)品研發(fā)和換代周期較短。按照摩爾定律，集成芯片上所集成的電路數(shù)目，微處理器的性能，每隔一個(gè)周期就翻一番；可比單位貨幣所能購(gòu)買到的電腦性能，每隔一個(gè)周期就翻兩番。為什么集成電路產(chǎn)品研發(fā)換代周期如此之短?因?yàn)樾酒圃焐桃宰疃虝r(shí)間，盡其所能，開發(fā)新技術(shù)，將技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更新?lián)Q代，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性價(jià)比迅速優(yōu)化，并大規(guī)模鎖定消費(fèi)者群體，乃至防止自身技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)鎖定的消費(fèi)者、使用者群體流失到競(jìng)爭(zhēng)廠商那兒去。由此，集成電路制造商要生存和發(fā)展，必須從銷售收入之中，高比率地支出研發(fā)預(yù)算，建設(shè)研發(fā)隊(duì)伍，開展研發(fā)行動(dòng)。研發(fā)主要目標(biāo)在于，形成具有性價(jià)比優(yōu)勢(shì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品規(guī)格。以全球優(yōu)勢(shì)芯片制造商英特爾為例，近幾年其研發(fā)支出占銷售收入的比重一直高達(dá)13-15％，而同期相對(duì)比，即使是研發(fā)強(qiáng)度較高的汽車和航空器產(chǎn)業(yè)，其優(yōu)勢(shì)跨國(guó)公司的研發(fā)支出占銷售收入的比重也都在5％上下。

(二)知識(shí)產(chǎn)權(quán)主導(dǎo)權(quán)上斗爭(zhēng)激烈。

研發(fā)投入和行動(dòng)是為了獲取創(chuàng)新成果。集成電路廠商之間，在研發(fā)成果的認(rèn)定、建設(shè)、保護(hù)方面，常年都是劍張弩拔，斗爭(zhēng)異常劇烈。首先，研發(fā)成果要及時(shí)在產(chǎn)品市場(chǎng)銷售地申請(qǐng)登記為專利、商標(biāo)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)；這種登記行動(dòng)在步調(diào)上要早于國(guó)際市場(chǎng)開拓。再以英特爾公司為例，美國(guó)專利和商標(biāo)局的數(shù)據(jù)顯示，近幾年來(lái)英特爾所獲該局授權(quán)專利數(shù)目一直排在前十位，2007年獲得授權(quán)數(shù)1865項(xiàng)，在授權(quán)巨頭中排第五。其次是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)定和推廣。一項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)益的表現(xiàn)就是一個(gè)技術(shù)專利群體。從全球個(gè)人和辦公用計(jì)算機(jī)市場(chǎng)整體格局看，英特爾和微軟擁有所謂w英特爾事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)；為鞏固這一標(biāo)準(zhǔn)的壟斷地位和保持周邊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)地位，英特爾可謂不遺余力。英特爾每隔一個(gè)季度，要在美國(guó)、中國(guó)、歐洲等世界主要大市場(chǎng)區(qū)，選擇商務(wù)中心城市，舉辦所謂英特爾信息技術(shù)峰會(huì)；峰會(huì)的一項(xiàng)重要工作就是推介英特爾的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。近年推出的計(jì)算機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)涵蓋到系統(tǒng)總線、PC架構(gòu)、多媒體網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通訊、數(shù)字家電等方面。三是知識(shí)產(chǎn)權(quán)的訴訟與反訴訟。作為PC機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)者，英特爾和微軟兩家公司幾乎每年都發(fā)生訴訟與反訴訟事件，訴訟涉及的核心問(wèn)題是知識(shí)產(chǎn)權(quán)侵權(quán)和市場(chǎng)壟斷。近年來(lái)，就法院正式立案案件而言，英特爾的訴訟或反訴伙伴涉及美國(guó)Broadcom、超微、美國(guó)消費(fèi)者群體、Transmeta、Intergraph、中國(guó)臺(tái)灣威盛、中國(guó)深圳東進(jìn)等；至于從2005年開始，美國(guó)AMD公司訴訟英特爾更是表明，AMD公司要正面挑戰(zhàn)英特爾在PC機(jī)CPU芯片供應(yīng)上占據(jù)多年的絕對(duì)壟斷地位。

(三)重要集成電路產(chǎn)品全球產(chǎn)業(yè)組織呈現(xiàn)出跨國(guó)公司(準(zhǔn))寡頭壟斷的特征。

集成電路廠商要做到大規(guī)模鎖定消費(fèi)者群體，除在研發(fā)投入和節(jié)奏上要占優(yōu)勢(shì)和先機(jī)之外，還需要盡可能地將產(chǎn)品市場(chǎng)國(guó)際化。因?yàn)橹挥幸愿叨葒?guó)際化的市場(chǎng)為基礎(chǔ)，企業(yè)才能在產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售上取得規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，才能攤薄昂貴的研發(fā)成本。全球產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)張和研發(fā)強(qiáng)度的加大又是相輔相成的。于是，對(duì)集成電路等產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，若以全球市場(chǎng)為背景，我們會(huì)看到這樣一幅圖景：一旦某個(gè)企業(yè)在市場(chǎng)份額上初占優(yōu)勢(shì)，它在研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)的投入，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的推出和擁有，在鎖定消費(fèi)者步伐等方面，都會(huì)較長(zhǎng)時(shí)間處于優(yōu)勢(shì)或領(lǐng)先的地位。全球市場(chǎng)份額也會(huì)朝向寡頭集中，直至另一個(gè)后起之秀再憑借某些條件，逐步突破原有優(yōu)勢(shì)企業(yè)的寡頭地位，并推動(dòng)市場(chǎng)份額重組，乃至再次形成新的銷售市場(chǎng)朝向單寡頭或少數(shù)寡頭集中的格局特征。當(dāng)前集成電路產(chǎn)品全球的銷售市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)組織格局充分說(shuō)明這一點(diǎn)。據(jù)Gartner公司調(diào)查，2007年全球前十大公司占全球商業(yè)芯片銷售收入的53.1％。需注意，這僅是關(guān)于全部各類銷售收入的集中度數(shù)據(jù)。集成電路(芯片)是中間產(chǎn)品；對(duì)某一具體最終產(chǎn)品所使用某種具體芯片而言，往往由單個(gè)或?yàn)閿?shù)不多的若干芯片制造商處于市場(chǎng)壟斷地位。例如，對(duì)個(gè)人和辦公用微型計(jì)算機(jī)最終產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，因所謂WINTEL事實(shí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)既定消費(fèi)者群體的鎖定，至少在PC機(jī)的CPU芯片供應(yīng)上，很多年來(lái)，英特爾公司實(shí)際上一直處于單寡頭壟斷地位。當(dāng)然，近幾年這種單寡頭絕對(duì)壟斷地位也一定程度受到AMD公司的沖擊。至于其他具體種類芯片，也以單寡頭或少數(shù)寡頭壟斷供應(yīng)居多。

(四)跨國(guó)公司銷售、制造、研局朝全球化方向發(fā)展。

2007年全球集成電路銷售收入最多的十家公司分別是英特爾，三星電子、東芝、德州儀器、意法半導(dǎo)體、英飛凌、現(xiàn)代半導(dǎo)體、瑞薩、恩智浦和日本電氣。十大巨頭均為跨國(guó)公司，均以全球市場(chǎng)為背景，進(jìn)行制造、銷售、研發(fā)基地配置，以盡可能地取得行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。以英特爾公司為例。英特爾在50個(gè)國(guó)家開設(shè)約300個(gè)分支機(jī)構(gòu)，總公司對(duì)分支構(gòu)架的控制主要采取控股、內(nèi)部化方式，全球化布局戰(zhàn)略在銷售、制造、研發(fā)等方面都得到充分體現(xiàn)。

從銷售收入地域格局來(lái)看，銷售地域格局的多元化和新銷售地域增長(zhǎng)點(diǎn)的形成是支撐英特爾銷售收入迅猛上升的主要因素。1997至2007年間，英特爾公司美洲銷售份額從44％0持續(xù)下降至20％；歐洲份額從27％持續(xù)下降至19％；亞洲份額從19％持續(xù)上升至51％。

從制造過(guò)程來(lái)看，英特爾在全球范圍整合生產(chǎn)體系，將高附加值部分(硅片生產(chǎn)與加工)留在美國(guó)，將制造設(shè)施放在以色列，將勞動(dòng)密集型業(yè)務(wù)放在馬來(lái)西亞、愛爾蘭、菲律賓、巴巴多斯、中國(guó)和哥斯達(dá)黎加等地。隨著中國(guó)市場(chǎng)重要性上升，英特爾在建設(shè)原上海測(cè)試和封裝工廠的基礎(chǔ)上，先后于2004年、2007年再在中國(guó)成都、大連建設(shè)封裝測(cè)試和生產(chǎn)制造工廠。

從研局來(lái)看，在芯片設(shè)計(jì)和測(cè)試方面，美國(guó)、印度、以色列、中國(guó)等重要區(qū)域市場(chǎng)支點(diǎn)和人力資源豐富區(qū)是公司布局重點(diǎn)，其三大模塊化通信平臺(tái)、解決方案中心、研發(fā)中心分別布設(shè)在美國(guó)、中國(guó)和比利時(shí)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，英特爾的全球架構(gòu)整合行動(dòng)一定程度影響和引領(lǐng)著其他芯片商。其中，一些公司對(duì)海外機(jī)構(gòu)進(jìn)行了重組。

(五)集成電路是中國(guó)的“短

腿”產(chǎn)業(yè)。

我國(guó)集成電路的設(shè)計(jì)和制造還處在起步發(fā)展階段，遠(yuǎn)不具備強(qiáng)勢(shì)國(guó)際分工地位。這在多方面都有所體現(xiàn)。首先，集成電路是中國(guó)大額逆差產(chǎn)業(yè)。盡管近年我國(guó)貨物貿(mào)易實(shí)現(xiàn)巨額貿(mào)易順差，但順差、逆差產(chǎn)業(yè)的分化明顯。順差主要集中在紡織、家電等產(chǎn)業(yè)上，而集成電路、礦產(chǎn)、塑料等發(fā)生大額逆差。2005年和2006年集成電路是我國(guó)頭號(hào)逆差產(chǎn)品，其貿(mào)易逆差總額分別高達(dá)856億美元和676億美元，相當(dāng)于當(dāng)年全部貨物貿(mào)易順差的48.2％和66.4％。其次，我國(guó)各種專有權(quán)連年發(fā)生大額貿(mào)易逆差。2006年和2007年，通過(guò)國(guó)際收支反映出來(lái)的中國(guó)“專有權(quán)利使用費(fèi)和特許費(fèi)”貿(mào)易項(xiàng)逆差分別為64.3億美元和78.5億美元，分別相當(dāng)于當(dāng)年服務(wù)貿(mào)易國(guó)際收支逆差總額的72.8％和99.4％。如前闡述，集成電路產(chǎn)業(yè)要發(fā)展，需要以企業(yè)擁有強(qiáng)勢(shì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)所有權(quán)為基礎(chǔ)，而專有權(quán)貿(mào)易項(xiàng)大額逆差實(shí)際上和集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)處在幼稚期密切相關(guān)。還有，目前我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)和制造企業(yè)的實(shí)際情況也說(shuō)明了這一點(diǎn)。2007年中國(guó)地銷售收入排名第一的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)――華大集成電路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司銷售收入總額大致相當(dāng)于同年英特爾銷售額的5％。在排名前幾位的芯片設(shè)計(jì)制造商中，業(yè)務(wù)種類主要集中在身份管理、消費(fèi)結(jié)算、通信、MPi、多媒體等低端芯片上面。

二、中國(guó)本土企業(yè)的借鑒經(jīng)驗(yàn)

目前，在智能卡，固定和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、消費(fèi)電子、家電所用芯片，以及PC機(jī)芯片等產(chǎn)品領(lǐng)域，我國(guó)已經(jīng)有若干集成電路設(shè)計(jì)制造企業(yè)，自主品牌業(yè)務(wù)迅速增長(zhǎng)。境內(nèi)自主品牌企業(yè)的成長(zhǎng)經(jīng)歷初步表明，國(guó)內(nèi)大市場(chǎng)能夠?yàn)槠髽I(yè)成長(zhǎng)提供比較優(yōu)勢(shì)，知識(shí)產(chǎn)權(quán)建設(shè)是企業(yè)可持續(xù)成長(zhǎng)的推動(dòng)力，企業(yè)應(yīng)該高度重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)貿(mào)易糾紛應(yīng)對(duì)，目前中國(guó)集成電路企業(yè)“走出去”尚不普遍。

(一)若干中低端集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)迅速成長(zhǎng)。

根據(jù)來(lái)自中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，中國(guó)內(nèi)地集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)銷售收入從2002年的21.6億元增長(zhǎng)到2006年的186億元，年均增長(zhǎng)71.3％。位居2007年銷售額前五位的企業(yè)分別是中國(guó)華大集成電路、深圳海思半導(dǎo)體、上海展訊通信、大唐微電子、珠海炬力集成電路。我國(guó)集成電路的本土“巨頭”的業(yè)務(wù)范圍主要集中在智能卡、多媒體、通信卡等低端業(yè)務(wù)上。同時(shí)，這些企業(yè)在成長(zhǎng)早期的某個(gè)三至五年時(shí)間段，都發(fā)生過(guò)業(yè)務(wù)量迅猛增長(zhǎng)。其中，珠海炬力2002-2005年間銷售收入年均增長(zhǎng)高達(dá)950％；上海展訊通信2007年銷售收入相比上年增長(zhǎng)了233.1％，中國(guó)華大集成電路2004-2006年銷售收入年均增長(zhǎng)62.6％。

(二)境內(nèi)大市場(chǎng)能夠?yàn)槠髽I(yè)成長(zhǎng)提供比較優(yōu)勢(shì)。

境內(nèi)大市場(chǎng)對(duì)企業(yè)成長(zhǎng)的重要作用的典型表現(xiàn)是：“第二代身份證項(xiàng)目”為中國(guó)華大、大唐微電子、上海華虹、清華同方微電子等企業(yè)成長(zhǎng)提供了較大市場(chǎng)機(jī)遇。這里再以珠海炬力對(duì)市場(chǎng)的主動(dòng)開發(fā)為例。從2001年開始，珠海炬力推出所謂“保姆式服務(wù)”。炬力在銷售芯片的同時(shí)，免費(fèi)附送一套完整的MP3制造“操作手冊(cè)”，對(duì)芯片手工、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、制作和質(zhì)量等做詳細(xì)說(shuō)明。同時(shí)，只要買了炬力芯片，炬力服務(wù)支持人員會(huì)告訴你到哪里買合適的PBC板，到哪里買電容、電阻，成本是多少。客戶即便是外行，只要找?guī)讉€(gè)會(huì)焊接技術(shù)、能看懂圖紙的技術(shù)人員。然后再買模具回來(lái)，往上一扣就可以出貨?！氨Ｄ肥椒?wù)”吸引了大量中小廠商進(jìn)入MP3市場(chǎng)，僅2005年，境內(nèi)出現(xiàn)的MP3品牌就達(dá)600多個(gè)。由此，珠海炬力在中國(guó)本土成功巨量引爆MP3生產(chǎn)和消費(fèi)能力。這種操作給矩力銷售收入帶來(lái)了井噴式增長(zhǎng)。還有，珠海炬力后來(lái)深陷與美國(guó)芯片商SigmaTel公司的訴訟糾紛，對(duì)向美國(guó)出口受到限制，這時(shí)，正是面向境內(nèi)和其他國(guó)家的銷售為珠海炬力提供了市場(chǎng)緩沖和財(cái)務(wù)支持。在后來(lái)與SigmaTel公司的較量中，珠海炬力要求國(guó)內(nèi)司法機(jī)關(guān)執(zhí)行“訴前禁令”，而正是因?yàn)榭紤]到可能失去中國(guó)境內(nèi)大市場(chǎng)，成為外方企業(yè)考慮和解的重要權(quán)衡因素，中國(guó)境內(nèi)大市場(chǎng)成為斗爭(zhēng)籌碼之一。實(shí)際上，我們?cè)購(gòu)膰?guó)際經(jīng)貿(mào)理論提供的論證來(lái)看，不論是波特的國(guó)家比較優(yōu)勢(shì)論，還是戰(zhàn)略性貿(mào)易理論，或者是楊小凱等人新興古典貿(mào)易理論，境內(nèi)大市場(chǎng)都是構(gòu)建國(guó)際分工比較優(yōu)勢(shì)的重要支持因素之一。

(三)知識(shí)產(chǎn)權(quán)建設(shè)是企業(yè)可持續(xù)成長(zhǎng)的推動(dòng)力。

具備研究開發(fā)實(shí)力是啟動(dòng)、占領(lǐng)和拓展市場(chǎng)的基礎(chǔ)，也是企業(yè)可持續(xù)成長(zhǎng)的動(dòng)力。所有快速成長(zhǎng)的中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)都表現(xiàn)出了這個(gè)特點(diǎn)，有的企業(yè)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)上也取得了很大成績(jī)。

1　中國(guó)華大。2006年華大實(shí)現(xiàn)了新增知識(shí)產(chǎn)權(quán)45項(xiàng)，其中申報(bào)發(fā)明專利29項(xiàng)，軟件著作權(quán)登記8項(xiàng)，集成電路版圖登記8項(xiàng)。該公司自2003年開始進(jìn)行WLAN芯片研發(fā)工作，成為無(wú)線局域網(wǎng)領(lǐng)域的“寬帶無(wú)線IP標(biāo)準(zhǔn)工作組”正式成員。此外，作為“WAPI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”發(fā)起人單位之一，華大還積極參與到國(guó)家WLAN標(biāo)準(zhǔn)的制定。

2　深圳海思。海思掌握具有一定地位的IC設(shè)計(jì)與驗(yàn)證技術(shù)，擁有先進(jìn)的EDA設(shè)計(jì)平臺(tái)、開發(fā)流程和規(guī)范，已經(jīng)成功開發(fā)出100多款自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片，共申請(qǐng)專利500多項(xiàng)。

3　上海展訊通信。展訊近百項(xiàng)發(fā)明專利獲得國(guó)內(nèi)外正式授權(quán)，目前已形成一套核心技術(shù)的專利群。

4　大唐微電子。公司連續(xù)開發(fā)出一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)與產(chǎn)品，目前，公司共向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申報(bào)專利90項(xiàng)。

5　珠海炬力。2003年以來(lái)，珠海炬力不斷加大自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的研發(fā)投入力度，并積極申請(qǐng)專利、布圖設(shè)計(jì)、軟件著作權(quán)、商標(biāo)權(quán)等多種形態(tài)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，專利申請(qǐng)量和獲得授權(quán)的數(shù)量實(shí)現(xiàn)了迅速增長(zhǎng)。

(四)知識(shí)產(chǎn)權(quán)貿(mào)易糾紛提供的教訓(xùn)非常深刻。

在深圳海思尚未從華為拆分出來(lái)的時(shí)候，華為就在集成系統(tǒng)的軟硬件方面和國(guó)外廠商有過(guò)知識(shí)產(chǎn)權(quán)摩擦。至于從2005年年初至2007年6月，珠海炬力與美國(guó)老牌芯片商SigmaTel的知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛所引發(fā)的摩擦影響之大、企業(yè)投入之巨、持續(xù)時(shí)間之長(zhǎng)、社會(huì)關(guān)注之廣，在我國(guó)貿(mào)易糾紛歷史上極為罕見。這一知識(shí)產(chǎn)權(quán)貿(mào)易糾紛提供的教訓(xùn)值得我國(guó)集成電路和高新技術(shù)企業(yè)長(zhǎng)期引以為鑒。

1　集成電路企業(yè)全球市場(chǎng)份額大幅攀升必然引發(fā)知識(shí)產(chǎn)權(quán)貿(mào)易摩擦。2003年以前，SigmaTel曾經(jīng)在全球MP3芯片市場(chǎng)中占據(jù)70％以上的份額。但是，正是由于集成電路產(chǎn)品的快速換代性和消費(fèi)者群體鎖定性，隨著珠海炬力的崛起，SigmaTel的市場(chǎng)份額

不斷遭到炬力蠶食。2006年4月，SigrnaTel第一季度收入較上年同期下降67％，正是出于“生死存亡”的考慮，SigmaTel才選擇在珠海炬力成長(zhǎng)的關(guān)鍵期，不遺余力地通過(guò)訴訟和其他途徑，試圖“阻擊”炬力市場(chǎng)領(lǐng)地的蔓延。

2　知識(shí)產(chǎn)權(quán)訴訟過(guò)程本身就會(huì)給競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手造成重大傷害。在訴訟其間，珠海炬力曾經(jīng)遭遇對(duì)美國(guó)出口受到禁止、公司股價(jià)大跌、前后訴訟支出超過(guò)1000萬(wàn)美元等考驗(yàn)，如若公司沒能挺住，可能就倒在訴訟途中。

3　與訴訟對(duì)手和解，是雙方博弈的理性選擇。在整個(gè)訴訟和反訴過(guò)程中，珠海炬力經(jīng)歷“遭訴應(yīng)訴反訴拒絕和解在對(duì)方調(diào)整條件后和解”的互動(dòng)角色變化。而對(duì)手Sigma7el則經(jīng)歷“一定程度得手遭反訴提出和解遭到拒絕調(diào)整條件后和解”的角色變化。雙方的和解與英特爾、微軟、IBM、華為等公司與糾紛對(duì)手和解有類似之處，是實(shí)力較量之后的理性博弈和解。

4　企業(yè)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理必須同步于產(chǎn)品國(guó)際市場(chǎng)開拓。2005年以前，珠海炬力的知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理是滯后于國(guó)際市場(chǎng)開拓的，當(dāng)然也談不上事前對(duì)可能陷入的訴訟做前瞻性準(zhǔn)備。而正是回應(yīng)訴訟強(qiáng)烈地推動(dòng)了企業(yè)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理。

(五)企業(yè)主動(dòng)“走出去”尚不普遍。

目前就企業(yè)國(guó)際化而言，境內(nèi)快速成長(zhǎng)的企業(yè)均在自身設(shè)計(jì)產(chǎn)品出口方面取得了較大進(jìn)展。其中，深圳海思、上海展訊、大唐微電子、珠海炬力等企業(yè)的海外銷售收入都在公司銷售總額中占有一定的比例。其中，2006年，深圳海思出口收入占銷售收入的69％，上海展訊占32.6％，大唐微電子占1.4％，珠海炬力占89％。不過(guò)，在海外分支機(jī)構(gòu)建設(shè)方面，僅深圳海思、上海展迅通信初步取得進(jìn)展。

三、中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)繼續(xù)突圍發(fā)展的基本要領(lǐng)

集成電路之所以成為中國(guó)的短腿產(chǎn)業(yè)，有其內(nèi)在原因。集成電路企業(yè)的啟動(dòng)需要有較先進(jìn)的技術(shù)和較強(qiáng)勁的資本實(shí)力作為基礎(chǔ)；也需要國(guó)內(nèi)居民普遍的收入達(dá)到一定水平，以支撐電腦、手機(jī)、消費(fèi)電子、高端家電等購(gòu)買閥值相對(duì)較高的產(chǎn)品形成市場(chǎng)規(guī)模。至于某些中高端芯片產(chǎn)品發(fā)展，國(guó)內(nèi)企業(yè)還處于成長(zhǎng)初期，會(huì)面臨外方強(qiáng)勢(shì)跨國(guó)公司全面壟斷市場(chǎng)的壓力。全面考慮這些情況，作為“短腿”的中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程必定是一個(gè)不斷在技術(shù)和市場(chǎng)上構(gòu)建優(yōu)勢(shì)，并突出外方強(qiáng)勢(shì)企業(yè)重圍的過(guò)程。

(一)積極拓展產(chǎn)品種類，提升產(chǎn)品檔次。

我國(guó)現(xiàn)有集成電路企業(yè)，現(xiàn)有的集成電路關(guān)聯(lián)企業(yè)，如計(jì)算機(jī)、家電、消費(fèi)電子、工程服務(wù)等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域廠商，應(yīng)該在企業(yè)原有的技術(shù)和財(cái)務(wù)實(shí)力的基礎(chǔ)上，通過(guò)開發(fā)創(chuàng)新技術(shù)、建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和拓展產(chǎn)品市場(chǎng)，逐步拓寬和提升我國(guó)能夠設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造的集成電路產(chǎn)品種類，乃至實(shí)現(xiàn)我國(guó)設(shè)計(jì)的自主品牌集成電路產(chǎn)品，逐漸延伸到手機(jī)、計(jì)算機(jī)用CPU等高端芯片產(chǎn)品領(lǐng)域，并逐漸結(jié)束我國(guó)在高端集成電路領(lǐng)域的空白狀態(tài)。

(二)企業(yè)主動(dòng)開發(fā)境內(nèi)大市場(chǎng)。

隨著我國(guó)居民收入水平不斷增長(zhǎng)，我國(guó)消費(fèi)購(gòu)買閥值增大，對(duì)像集成電路這種高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的突圍成長(zhǎng)而言，境內(nèi)大市場(chǎng)的孵化、支持、緩沖等作用將表現(xiàn)得越來(lái)越明顯。不過(guò)，境內(nèi)大市場(chǎng)的這種作用需要企業(yè)主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)、開發(fā)和利用。因此，在中國(guó)內(nèi)地企業(yè)提升集成電路產(chǎn)品檔次、培育民族品牌產(chǎn)品、建設(shè)自主技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的過(guò)程中，應(yīng)該借鑒珠海炬力、中國(guó)華大等企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造性地拿出市場(chǎng)開發(fā)方案，通過(guò)生產(chǎn)和消費(fèi)兩方面的促進(jìn)，激發(fā)我國(guó)的集成電路市場(chǎng)容量潛力，并實(shí)現(xiàn)企業(yè)快速成長(zhǎng)。

(三)加強(qiáng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，占領(lǐng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)制高點(diǎn)。

境內(nèi)集成電路企業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)企業(yè)，應(yīng)以某些技術(shù)單點(diǎn)的創(chuàng)新成就為基礎(chǔ)，加強(qiáng)產(chǎn)品價(jià)值鏈上下游環(huán)節(jié)技術(shù)創(chuàng)新和專利開發(fā)，以點(diǎn)帶面，逐步形成本國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)集群。企業(yè)和政府共同努力，將謀求事實(shí)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定結(jié)合起來(lái)，大力推進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化。企業(yè)應(yīng)積極建設(shè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，集中同行技術(shù)實(shí)力，削弱國(guó)際同行競(jìng)爭(zhēng)性標(biāo)準(zhǔn)影響力，促進(jìn)自主產(chǎn)權(quán)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。政府則應(yīng)完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)管理。同時(shí)，積極參加技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際組織和論壇，推動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際合作機(jī)制改革。

(四)企業(yè)盡快“走出去”，培育形成民族自主品牌跨國(guó)公司。

隨著我國(guó)自主品牌集成電路產(chǎn)品國(guó)際市場(chǎng)份額的增大，隨著產(chǎn)品品種逐漸延伸到電子產(chǎn)品CPU等核心環(huán)節(jié)或高端領(lǐng)域，我國(guó)企業(yè)與外國(guó)跨國(guó)公司的直面競(jìng)爭(zhēng)將在所難免。因此，從指導(dǎo)思想上，在集成電路企業(yè)的成長(zhǎng)過(guò)程中，一定要盡快“走出去”，要以本行業(yè)世界一流跨國(guó)公司為標(biāo)桿，構(gòu)建全球性與區(qū)域性恰當(dāng)結(jié)合的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售網(wǎng)絡(luò)。另外，與集成電路關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)制造、電信服務(wù)、工程服務(wù)企業(yè)，也都應(yīng)該盡快成長(zhǎng)為自主品牌跨國(guó)公司，并和集成電路跨國(guó)公司成長(zhǎng)形成呼應(yīng)、配合和相互促進(jìn)的關(guān)系。

(五)政府和社會(huì)將集成電路產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)予以扶持和資助。

集成電路產(chǎn)業(yè)具有以下特征：研發(fā)和資本需求強(qiáng)度較高，廠商靜態(tài)動(dòng)態(tài)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)明顯，本國(guó)廠商和產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)面臨外方強(qiáng)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，這些特征非常符合戰(zhàn)略性貿(mào)易理論所闡述的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的特征。因此，政府應(yīng)將該產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略扶持產(chǎn)業(yè)。具體地說(shuō)，政府應(yīng)該選擇集成電路(潛在)優(yōu)勢(shì)企業(yè)，運(yùn)用研發(fā)資助、財(cái)稅優(yōu)惠、優(yōu)惠性融資、出口補(bǔ)貼、“走出去”資助，外方優(yōu)惠政策爭(zhēng)取等措施，積極推動(dòng)本國(guó)戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)廠商提高國(guó)際市場(chǎng)份額。此外，政府還應(yīng)和科研機(jī)構(gòu)、其他社會(huì)各界一道，面向集成電路產(chǎn)業(yè)，加大基礎(chǔ)科學(xué)研究力度，加強(qiáng)與科技項(xiàng)目、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、人才培養(yǎng)相關(guān)的配套公共管理和服務(wù)。

(六)政府統(tǒng)籌建設(shè)境內(nèi)外大市場(chǎng)，加強(qiáng)國(guó)際經(jīng)貿(mào)合作關(guān)系。

首先要加強(qiáng)境內(nèi)外關(guān)聯(lián)產(chǎn)品消費(fèi)設(shè)施和流通市場(chǎng)的建設(shè)。在國(guó)內(nèi)，特別是在廣大農(nóng)村地區(qū)宜采取財(cái)政支出、優(yōu)惠信貸等方式；在境外，主要面向發(fā)展中經(jīng)濟(jì)貿(mào)易伙伴，以政府發(fā)展援助、企業(yè)公益行動(dòng)、貿(mào)易能力援助等方式，支持或幫助有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、電力等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，改善PC、手機(jī)、家電等關(guān)聯(lián)產(chǎn)品流通市場(chǎng)，提升貿(mào)易伙伴的貿(mào)易能力。其次要策略地開展國(guó)際經(jīng)貿(mào)關(guān)系合作。積極面向在集成電路產(chǎn)業(yè)上和我國(guó)不存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的經(jīng)濟(jì)體，通過(guò)FTA/RTA和其他經(jīng)貿(mào)協(xié)議，形成(準(zhǔn))共同產(chǎn)品市場(chǎng)關(guān)系。第三要優(yōu)化企業(yè)對(duì)外投資環(huán)境。加強(qiáng)國(guó)際投資協(xié)定合作和雙邊協(xié)商，破除中國(guó)企業(yè)境外投資進(jìn)入障礙。

(七)加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)貿(mào)易摩擦的防范和應(yīng)對(duì)。

集成電路對(duì)國(guó)家的重要性范文第2篇

關(guān)鍵詞：電子信息；科學(xué)技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀

電子信息科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，使人類快速的進(jìn)入到了一個(gè)新的科技階段，電子信息科學(xué)技術(shù)的廣泛使用使廣大人民在日常生活中獲得了極大的便利，也得到了廣泛的認(rèn)同?，F(xiàn)如今電子信息科學(xué)技術(shù)對(duì)小到一個(gè)家庭，大到一個(gè)國(guó)家和人類社會(huì)都是不可或缺的，它不僅給我們的家庭生活帶來(lái)了眾多的便捷，而且電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平也代表了一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)水平，極大的促進(jìn)了社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展。世界各國(guó)都極度重視電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，隨著這么多年的發(fā)展，電子信息科學(xué)技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)在各個(gè)領(lǐng)域中，在工業(yè)生產(chǎn)的多個(gè)環(huán)節(jié)上實(shí)現(xiàn)了電子信息科學(xué)技術(shù)控制，這樣極大的提高的工業(yè)生產(chǎn)力，使整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展水平得到了很大的提高。

隨著電子信息科學(xué)技術(shù)的廣泛發(fā)展，它的影響范圍也越來(lái)越大，任何事物都是具有兩面性，電子信息科學(xué)技術(shù)亦是一把雙刃劍，在帶給我們眾多便捷和機(jī)會(huì)的同時(shí)，也給我們帶來(lái)了眾多的挑戰(zhàn)。這就引起了我們對(duì)電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的思考，以及提醒我們對(duì)于電子信息科學(xué)技術(shù)需要一些規(guī)范。

1 電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

電子信息科學(xué)技術(shù)是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要組成部分，是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的象征，對(duì)于一個(gè)國(guó)家的工業(yè)和科技水平起到重要作用，也被世界范圍廣泛認(rèn)為是科研領(lǐng)域的重要組成部分。在國(guó)際范圍來(lái)看，電子信息科學(xué)技術(shù)為核心的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，各國(guó)已經(jīng)開始了電子信息科學(xué)技術(shù)人才的培養(yǎng)和儲(chǔ)備。

1.1 微電子技術(shù)的發(fā)展

系統(tǒng)集成是21世紀(jì)以來(lái)微電子技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，集成電路制造是電子信息硬件產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)的核心，應(yīng)用范圍十分廣泛，從手機(jī)卡到電子計(jì)算機(jī)的芯片都運(yùn)用到了集成電路技術(shù)。

微電子技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了大規(guī)模、超大規(guī)模、特大規(guī)模的集成時(shí)代，從1995年開始已經(jīng)步入了極大規(guī)模集成時(shí)代。集成電路技術(shù)作為現(xiàn)代高科技的代表對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到極為重要的作用?，F(xiàn)如今，芯片面積越來(lái)越大，特征尺寸越來(lái)越小，集成度越來(lái)越高，是集成電路產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)。未來(lái)十年內(nèi)，集成電路仍然會(huì)以硅基CMOS電路工藝為主流，硅片的大直徑化將是主要發(fā)展趨勢(shì)。

1.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)向多媒體和智能化方向的發(fā)展

計(jì)算機(jī)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代的人類生活，成為人類生活工作中不可缺少的重要組成部分。計(jì)算機(jī)技術(shù)主要包括個(gè)人電子計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、外部設(shè)備設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、多媒體技術(shù)和人工智能技術(shù)等。

計(jì)算機(jī)的性能基本以平均每?jī)赡晏岣咭粋€(gè)數(shù)量級(jí)的速度快速發(fā)展，并行處理技術(shù)處于迅速發(fā)展中。近幾年，CPU已經(jīng)基本從32位過(guò)渡到64位；在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將替代計(jì)算機(jī)的核心地位。多媒體技術(shù)的發(fā)展使計(jì)算機(jī)、通信等融為一體。手寫識(shí)別和語(yǔ)言識(shí)別技術(shù)已經(jīng)走向?qū)嵱没?。?jì)算機(jī)的人工智能也得到的發(fā)展，如近期我國(guó)百度公司推廣的百度小度機(jī)器人；近些年流行的可穿戴設(shè)備都是人工智能技術(shù)快速發(fā)展的體現(xiàn)。

1.3 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向多業(yè)務(wù)、高性能和大容量方向發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的三個(gè)主要方面。目前，多業(yè)務(wù)、高性能、大容量是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的主要方向，爆炸式增長(zhǎng)的IP業(yè)務(wù)、超高速因特網(wǎng)、寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)都是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。融合數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和影響的多元第二代互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)取代第一代的單一數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，密集波分多路復(fù)用技術(shù)在光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的使用將極大的降低網(wǎng)絡(luò)傳輸成本，在未來(lái)有可能向客戶提供無(wú)限寬帶，使多媒體實(shí)時(shí)通訊的實(shí)現(xiàn)成為可能。同一網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)所有媒體成分?jǐn)?shù)據(jù)的有效傳輸是網(wǎng)絡(luò)多媒體通信的主要任務(wù)。

1.4 通信技術(shù)向?qū)拵Щ€(gè)性化和綜合化方向發(fā)展

通信技術(shù)主要包括衛(wèi)星、光線傳輸技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、數(shù)字微波技術(shù)、有線和無(wú)線接入技術(shù)。低軌道衛(wèi)星通信技術(shù)已經(jīng)實(shí)用化，光纖傳輸技術(shù)使傳輸速度每3-4個(gè)月翻一番，通信業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了傳輸活動(dòng)畫面的功能。移動(dòng)通信技術(shù)迅速發(fā)展，模擬移動(dòng)通訊已經(jīng)全面被GSM、CDMA數(shù)字移動(dòng)通信取代，GPRS也已經(jīng)進(jìn)行商業(yè)發(fā)展階段。另外，寬帶接入技術(shù)得到迅速發(fā)展，光纖主干網(wǎng)站接入寬帶目前已經(jīng)超過(guò)G級(jí)，Internet無(wú)線接入技術(shù)以及藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入成熟階段。

2 電子信息科技技術(shù)發(fā)展的必然性及思考

電子信息科技技術(shù)的發(fā)展水平代表了一個(gè)國(guó)家的綜合實(shí)力和科技水平，各國(guó)都在極力開展科研，以搶占高新技術(shù)的制高點(diǎn)。電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展前景應(yīng)用范圍越廣，應(yīng)用范圍越廣，越能影響到國(guó)家生活及生產(chǎn)的各個(gè)方面，對(duì)一個(gè)國(guó)家的產(chǎn)業(yè)升級(jí)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。近些年，隨著我國(guó)電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了大力發(fā)展和普及，人們的生活中隨處可以連接互聯(lián)網(wǎng)，在這一趨勢(shì)下，我國(guó)的電商產(chǎn)業(yè)和網(wǎng)絡(luò)金融產(chǎn)業(yè)都得到了大力的發(fā)展，其中阿里巴巴集團(tuán)已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)不可忽視的電商。我們的生活也離不開電商的便捷服務(wù)，這些都可以看出電子信息科學(xué)技術(shù)的重要性，它對(duì)我們的生活和生產(chǎn)帶來(lái)的影響是巨大的和不可或缺的。它的發(fā)展也肩負(fù)著加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展，深化經(jīng)濟(jì)改革的重任。

然而，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的電子信息科學(xué)技術(shù)還處于劣勢(shì)，主要是起步較晚、發(fā)展較慢等。目前還是存在一些問(wèn)題。首先是缺乏專業(yè)人才，人才是電子信息科學(xué)技術(shù)的核心，是該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，是決定該技術(shù)是否進(jìn)步的重要指標(biāo)。其次是缺乏一些核心技術(shù)和創(chuàng)新意識(shí)，這些方面的匱乏使我國(guó)的電子信息科學(xué)技術(shù)陷入了困境，這導(dǎo)致我國(guó)花了大量的資金去購(gòu)買國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，然后這還不是核心技術(shù)，使我國(guó)的電子信息科學(xué)技術(shù)始終落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。除此之外，我國(guó)還缺乏一個(gè)良好的市場(chǎng)環(huán)境，我國(guó)沒有一個(gè)有效寬松的市場(chǎng)，盜版侵權(quán)等一直影響著電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

以上這些都是需要我們?nèi)ミM(jìn)行規(guī)劃和改革，建立良好的市場(chǎng)氛圍，科學(xué)論證形成一個(gè)成熟完善的人才培養(yǎng)體系；大力引進(jìn)我國(guó)在國(guó)外學(xué)習(xí)了先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的人才回國(guó)服務(wù)；集中國(guó)家力量在一些重要科學(xué)技術(shù)上進(jìn)行攻關(guān)；建立一定的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新。

3 總結(jié)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和人民生活質(zhì)量的提高離不開電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雖然我國(guó)的電子信息科學(xué)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一定的水平了，但是離發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距，這對(duì)我國(guó)的電子信息科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)提出了嚴(yán)峻的要求和考驗(yàn)，我們需要正確認(rèn)識(shí)電子信息科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，結(jié)合我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀，針對(duì)發(fā)展中出現(xiàn)的問(wèn)題找到合理化的解決方案，以幫助我國(guó)的電子信息科學(xué)技術(shù)進(jìn)入良性的快速發(fā)展道路，以推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平和綜合實(shí)力的提高。

參考文獻(xiàn)

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集成電路對(duì)國(guó)家的重要性范文第3篇

1醫(yī)療健康領(lǐng)域的需求現(xiàn)狀

在醫(yī)療健康領(lǐng)域,關(guān)注的熱點(diǎn)正在漸漸從最基本的疾病產(chǎn)業(yè)向保健產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。這二者都是以健康服務(wù)為最終目的,但是前者主要是有針對(duì)性的“對(duì)癥下藥”,而后者則更傾向于為一般消費(fèi)者提供更全面的保健解決方案。

美國(guó)著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家保羅?皮爾澤(Paul Zane Pilzer)曾是花旗銀行最年輕的副總裁并出任布什、克林頓兩任總統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)顧問(wèn),在他的《財(cái)富第五波》一書中指出:二十一世紀(jì)人類面臨嚴(yán)重飲食失衡,卻人人希望更健康、抗老化,預(yù)防勝于治療,從而開啟保健產(chǎn)業(yè)的兆億商機(jī)。這是繼第四波網(wǎng)絡(luò)革命后的明星產(chǎn)業(yè),相比疾病產(chǎn)業(yè)的被動(dòng)性,保健事業(yè)是主動(dòng)積極的產(chǎn)業(yè)。

世界衛(wèi)生組織(WHO)在2008年10月公開的一份檔案中提到:人口老齡化助長(zhǎng)癌癥和心臟病病例上升;心血管疾病是全世界主要的死亡原因,聽力喪失、視力問(wèn)題和精神障礙是最常見的殘疾原因。

龐大的老齡化群體和慢性疾病患者等群體的現(xiàn)狀(換言之,是社會(huì)需求和市場(chǎng)需求的現(xiàn)狀)使得疾病產(chǎn)業(yè)、保健產(chǎn)業(yè)中亟需發(fā)展應(yīng)用新的技術(shù)和產(chǎn)品。

2.1 世界人口老齡化,對(duì)醫(yī)療護(hù)理產(chǎn)品提出了更高的要求。

隨著醫(yī)療水平的提高,世界平均人口壽命增加,世界和中國(guó)都面臨著人口結(jié)構(gòu)老齡化的問(wèn)題。如根據(jù)聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)部的研究數(shù)據(jù)(如圖 1),到2050年世界60歲以上的老年人將達(dá)20億,約占世界總?cè)丝诘?/3,其中有79%生活在發(fā)展中國(guó)家;而中國(guó)國(guó)家人口發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告也指出,我國(guó)在2007年老齡人口為1.43億,占人口比重的11%,但是在2040年左右,這個(gè)數(shù)字將達(dá)到4.3億,占全國(guó)人口的30%。這些數(shù)字意味著屆時(shí)每4個(gè)人中將有1~2名老年人,同時(shí)也表明針對(duì)老年人護(hù)理的配套設(shè)施將會(huì)有很大需求。

近幾年來(lái),中國(guó)社會(huì)老齡化趨勢(shì)日益明顯,也引起了各有關(guān)方面的關(guān)注。“人口老齡化將伴隨21世紀(jì)始終”。我國(guó)現(xiàn)在雖然還處于勞動(dòng)力黃金時(shí)期,但60歲以上人口超過(guò)14%,65歲以上人口超過(guò)10%,按照國(guó)際社會(huì)標(biāo)準(zhǔn),已經(jīng)跨進(jìn)了老齡化社會(huì)的門檻。老齡化問(wèn)題將從多方面給中國(guó)社會(huì)帶來(lái)巨大壓力和挑戰(zhàn),同時(shí)也會(huì)帶來(lái)新的機(jī)遇,其中最大的機(jī)遇就是老年人群消費(fèi)所帶來(lái)的“銀發(fā)產(chǎn)業(yè)”發(fā)展。

我國(guó)老齡化的趨勢(shì)及特點(diǎn)如下:

(1)老齡化速度快于全國(guó)總?cè)丝谠鲩L(zhǎng)速度;

(2)我國(guó)老齡化速度快于世界老齡化速度;

(3)我國(guó)老齡化速度快于經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度,呈現(xiàn)了“未富先老”的特征;

(4)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)率先進(jìn)入老齡化;

(5)老年人生活質(zhì)量有所提高;

在目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平尚處于世界中下水平時(shí),老齡化程度卻己進(jìn)入了發(fā)達(dá)國(guó)家的行列。老齡化的加速對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)都將產(chǎn)生巨大的壓力。

老人占全球人口的比例越來(lái)越高,這助長(zhǎng)了與年齡有關(guān)的慢性病增加,在發(fā)展中國(guó)家尤其如此。在世界各地,護(hù)理人員、衛(wèi)生系統(tǒng)乃至整個(gè)社會(huì)均需作好準(zhǔn)備,應(yīng)付老人持續(xù)增長(zhǎng)的需求。

1.2疾病特別是慢性病的威脅和困擾日益擴(kuò)大化,以及家用保健產(chǎn)品需求的加強(qiáng),對(duì)醫(yī)療保健產(chǎn)品的便攜程度提出了更高的要求。

隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,對(duì)一些多發(fā)性的慢性疾病、殘疾障礙、以及神經(jīng)功能失調(diào)疾病的治療需求越來(lái)越迫切。

心血管疾病是全世界主要的死亡原因,主要是心臟和血管疾病,可造成心臟病和中風(fēng)。通過(guò)健康飲食、經(jīng)常性身體活動(dòng)和避免使用煙草,可預(yù)防80%以上的心臟病和中風(fēng),而為了進(jìn)一步減少威脅,這些病往往還需要長(zhǎng)期的、經(jīng)常性的檢查和治療。

最常見的殘疾原因中如聽力喪失、視力問(wèn)題和精神障礙等,其中許多障礙是容易通過(guò)電刺激設(shè)備進(jìn)行輔助治療的(例如聽力喪失和白內(nèi)障)。這些疾患的總體罹患率較高,需要改善獲得治療的機(jī)會(huì)和方法,改善患者的生活質(zhì)量,使人們過(guò)上有意義的生活。

另外,神經(jīng)功能失調(diào)是一大類神經(jīng)系統(tǒng)疾病,高發(fā)病率而且重癥的帕金森病等運(yùn)動(dòng)障礙疾病、癲癇、頑固性疼痛等,導(dǎo)致病人明顯殘障,造成巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)負(fù)擔(dān)。傳統(tǒng)上,神經(jīng)功能失調(diào)疾病的治療有藥物方法和外科手術(shù)毀損方法。但是長(zhǎng)期服用藥物副作用多且難以避免,而由于腦和神經(jīng)的復(fù)雜性和人類認(rèn)識(shí)的局限性,不可逆的手術(shù)毀損具有不可預(yù)知的惡性后果。

進(jìn)入21世紀(jì)后,隨著生活質(zhì)量的提高,人們健康意識(shí)也普遍增強(qiáng)。特別是在醫(yī)院內(nèi)“一次性治愈”目標(biāo)很難實(shí)現(xiàn)的階段下,新的產(chǎn)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生:除了醫(yī)院的醫(yī)生診斷,可家用的醫(yī)療及保健電子設(shè)備的需求明顯,如疾病預(yù)防和協(xié)助診斷、慢性病的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)及治療、特別是老年人護(hù)理等。另外,包括慢性疾病的監(jiān)測(cè)和控制、治療在內(nèi),醫(yī)療保健需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)在臨床上的診斷準(zhǔn)確性和日常家用的普及性,以及建立以預(yù)防和早期診斷為導(dǎo)向的健康觀念。比如對(duì)于盲人、癲癇癥、糖尿病等患者,傳統(tǒng)醫(yī)療護(hù)理手段所帶來(lái)的長(zhǎng)期的臨床生活是社會(huì)和病人都無(wú)法承擔(dān)的,而離開了醫(yī)院又會(huì)造成生活質(zhì)量的下降。于是醫(yī)療電子終端產(chǎn)品的普遍發(fā)展趨勢(shì)將主要是便攜式、穿戴式,某些特殊方面還向植入式發(fā)展,以實(shí)現(xiàn)“隨時(shí)隨地”的動(dòng)態(tài)、連續(xù)的檢測(cè)和初步診斷。可以預(yù)見在不遠(yuǎn)的將來(lái),這些便攜、可穿戴或植入式的醫(yī)療及保健電子設(shè)備將給人類的生活提供極大便利,產(chǎn)生重大的影響。

1.3 世界醫(yī)用市場(chǎng)需求的迅猛發(fā)展,將成為半導(dǎo)體市場(chǎng)的重要推動(dòng)力。

在世界范圍內(nèi),醫(yī)療電子市場(chǎng)連續(xù)25年增長(zhǎng),很有可能成為未來(lái)(半導(dǎo)體市場(chǎng)的)主要驅(qū)動(dòng)。全球醫(yī)療保健費(fèi)用每年5萬(wàn)億美元,而中國(guó)的醫(yī)療保健則消耗了GDP的5%,平均每年增加38%。特別是從全球醫(yī)用半導(dǎo)體行業(yè)的收入來(lái)看,醫(yī)用半導(dǎo)體行業(yè)的幾個(gè)主要的部分預(yù)計(jì)在未來(lái)的5年內(nèi)年均復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)在10%附近。

而另一份來(lái)自Databeans (Sept. 2008)的數(shù)據(jù)則預(yù)計(jì)在未來(lái)5年醫(yī)用集成電路市場(chǎng)的年增長(zhǎng)率將高達(dá)14%,甚至高于消費(fèi)類集成電路(11%)和計(jì)算機(jī)集成電路(9%)的增長(zhǎng)?？梢钥闯?在21世紀(jì)醫(yī)用集成電路的重大革新將會(huì)像上世紀(jì)80年代的電子計(jì)算機(jī)、90年代的移動(dòng)通信一樣,成為影響全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的主要推動(dòng)力。

世界范圍內(nèi)的醫(yī)療電子市場(chǎng)同時(shí)會(huì)帶動(dòng)我國(guó)的醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)。比如現(xiàn)階段我國(guó)的“銀發(fā)產(chǎn)業(yè)”剛剛起步,根據(jù)中國(guó)國(guó)家老齡委提供的數(shù)據(jù),目前中國(guó)老年人用品市場(chǎng)的需求量為4000億元,到2010年將達(dá)到10萬(wàn)億元,而現(xiàn)階段全國(guó)為老年人提供的產(chǎn)品不足10%,離市場(chǎng)需求差距巨大。而且隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展,各方面因素將為“銀發(fā)產(chǎn)業(yè)”蓬勃發(fā)展提供更加強(qiáng)大的動(dòng)力。在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí),老年人生活質(zhì)量能夠提高、身心健康得到保障,借助產(chǎn)業(yè)發(fā)展也可以緩解老齡化問(wèn)題給社會(huì)帶來(lái)的壓力。

2我國(guó)醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇

醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)的涵蓋領(lǐng)域非常廣,包括超聲波成像、計(jì)算機(jī)斷層掃描等應(yīng)用電子設(shè)備,以及電子血壓計(jì)、血糖儀等消費(fèi)類終端產(chǎn)品都屬于醫(yī)療電子領(lǐng)域。在我國(guó)的電子信息產(chǎn)業(yè)中,醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)是很重要的一環(huán),是最貼近民生的電子信息產(chǎn)業(yè)細(xì)分行業(yè)之一。隨著2009年4月份《電子信息產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》的出臺(tái)以及國(guó)家新醫(yī)改方案的公布,尤其是8500億元醫(yī)改的投入,我國(guó)醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)無(wú)疑面臨著廣闊的發(fā)展空間,這對(duì)我國(guó)的醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)將帶來(lái)積極的影響。而且政策別還強(qiáng)調(diào)了要加強(qiáng)在醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域自主創(chuàng)新能力的建設(shè),這無(wú)疑為我國(guó)醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了很好的發(fā)展機(jī)遇。另外,醫(yī)療設(shè)備行業(yè)的高速增長(zhǎng)也將刺激醫(yī)療電子市場(chǎng)的需求:據(jù)預(yù)測(cè),當(dāng)前我國(guó)醫(yī)療電子市場(chǎng)規(guī)模為250多億元,同比增速在16%以上,超過(guò)了全球市場(chǎng)的增長(zhǎng)率。

為了更好的應(yīng)對(duì)這個(gè)難得的發(fā)展機(jī)遇,要在如下兩個(gè)方面有所建樹:一方面是在醫(yī)療信息系統(tǒng)領(lǐng)域。這一領(lǐng)域迫切需要提高遠(yuǎn)程醫(yī)療水平,以及其所依賴的信息傳輸和管理技術(shù)。另一方面是在醫(yī)療電子領(lǐng)域。這兩個(gè)方面的要求,需要在技術(shù)上關(guān)注網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)與便攜技術(shù)的走勢(shì):第一是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)操作標(biāo)準(zhǔn)。幾年前一些著名國(guó)際企業(yè)包括思科、IBM、英特爾、三星電子等就成立了“持續(xù)健康聯(lián)盟”產(chǎn)業(yè)組織,以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)選擇、互用性指南的編寫等工作。ADI亞太區(qū)醫(yī)療事業(yè)部也認(rèn)識(shí)到“為了適應(yīng)醫(yī)療體系的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè),從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看互聯(lián)的數(shù)據(jù)平臺(tái)變得非常重要”。第二是便攜醫(yī)療產(chǎn)品與技術(shù)。隨著人們健康意識(shí)、健康需求及相應(yīng)支付能力的不斷提高,以預(yù)防為主和早診治的指導(dǎo)思想,以及醫(yī)療電子隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展不斷涌現(xiàn)出小型化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化的趨勢(shì),這些都將成為便攜醫(yī)療電子快速增長(zhǎng)的催化劑。在便攜醫(yī)療產(chǎn)品中,電子血壓計(jì)、便攜血糖儀、電子助聽器等便攜式設(shè)備占到家用便攜醫(yī)療產(chǎn)品市場(chǎng)的90%,而便攜式多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀、便攜式超聲診斷儀、便攜式胎兒監(jiān)測(cè)儀、便攜式心電圖儀位居我國(guó)醫(yī)用便攜設(shè)備市場(chǎng)前列。此外,基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)所需的低成本、高可靠性、操作簡(jiǎn)單的X光機(jī)、超聲診斷儀、核磁共振設(shè)備和計(jì)算機(jī)斷層掃描設(shè)備的市場(chǎng)容量也將大幅提升。而這些產(chǎn)品所涉及的智能化、小型化、低功耗、高分辨率的技術(shù)都備受關(guān)注。

3集成電路技術(shù)應(yīng)用的概要介紹

集成電路技術(shù)在醫(yī)療電子領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用非常廣闊且多樣化,大致可分為下述四種不同的應(yīng)用類型:

(1)醫(yī)學(xué)影像――這一類型包括超聲波、計(jì)算機(jī)化的X射線斷層掃描(CT)、核磁共振成像(MRI)、X射線、正電子發(fā)射斷層顯像等;

(2)醫(yī)療儀器――主要是實(shí)驗(yàn)室配套電子設(shè)備、透析機(jī)、分析儀器、外科手術(shù)設(shè)備、牙科設(shè)備等;

(3)消費(fèi)型醫(yī)療設(shè)備――偏重于患者(可家用,非臨床)使用的終端設(shè)備,包括數(shù)字體溫計(jì)、血糖計(jì)、血壓計(jì)、胰島素泵、心率計(jì)、輔助聽力(數(shù)字助聽)等;

(4)診斷、患者監(jiān)護(hù)與治療設(shè)備――協(xié)助醫(yī)生判斷的(主要是臨床使用)相應(yīng)設(shè)備,都包括心電圖、腦電圖、血氧計(jì)、血壓計(jì)、溫度計(jì)、呼吸計(jì)、除顫器、植入設(shè)備等;

這四種類型基本涵蓋了醫(yī)療電子領(lǐng)域的各種應(yīng)用。其中后兩類,特別是消費(fèi)型醫(yī)療設(shè)備尤其需要通過(guò)先進(jìn)的集成電路技術(shù)來(lái)達(dá)到智能化、小型化、低功耗、高分辨率等目標(biāo)。

小型化、低功耗:通過(guò)這些便攜、可穿戴、或是植入式的設(shè)備,才可以實(shí)現(xiàn)人體相關(guān)體征信號(hào)的動(dòng)態(tài)采集和連續(xù)監(jiān)測(cè),在必要時(shí)還可以達(dá)到24x7的工作要求;

智能化、低成本:可醫(yī)院用、家庭用、其他非醫(yī)院環(huán)境用,并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入等技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療,從而更合理地配置醫(yī)療資源,提供更高水平的醫(yī)療服務(wù),同時(shí)減緩醫(yī)院就診壓力。還可普及供大范圍內(nèi)的人群使用:如病人用來(lái)治療、健康人用來(lái)預(yù)防,或老年人用于輔助護(hù)理、年輕人用于鍛煉健身,可提供早診治的信息,對(duì)人體最小干預(yù)(無(wú)創(chuàng)/微創(chuàng)),等等。

世界上集成電路領(lǐng)域最權(quán)威的會(huì)議――國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議(ISSCC)的技術(shù)專題委員會(huì),圍繞以上四種類型的醫(yī)療電子應(yīng)用中日益凸顯的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,在2009年預(yù)測(cè)了在未來(lái)醫(yī)療電子應(yīng)用領(lǐng)域中集成電路技術(shù)的研究熱點(diǎn):

(1)人工輔助聽覺、視覺、無(wú)線肌肉刺激、神經(jīng)刺激:這類研究重點(diǎn)在于需要對(duì)人體安全無(wú)危害,包括和人體組織的電極接觸界面、泄漏電流檢測(cè)、過(guò)熱斷電等。同時(shí)還對(duì)系統(tǒng)的可靠性、外殼包裝、集成度和工作壽命等方面有要求;

(2)傳感量:生物分子檢測(cè)(如DNA等),神經(jīng)感知、集成核磁共振等;

(3)超小型:遙控或遠(yuǎn)程診斷;

(4)自適應(yīng)控制:場(chǎng)景分析、管理方法等;

(5)無(wú)線測(cè)量技術(shù)中的瓶頸:數(shù)據(jù)流壓縮、拓寬頻道等;

(6)帶有馬達(dá)和姿態(tài)控制的智能內(nèi)窺鏡膠囊;

(7)pH值的測(cè)量陣列(離子敏感的場(chǎng)效應(yīng)管,ISFET);

(8)其他系統(tǒng)級(jí)需求。

在這些預(yù)測(cè)的研究熱點(diǎn)中,既有針對(duì)某一種具體應(yīng)用提出了更進(jìn)一步的功能研究(如用于腸胃內(nèi)窺鏡中的馬達(dá)和姿態(tài)控制),也有對(duì)從應(yīng)用中提煉出的共性關(guān)鍵技術(shù)(如對(duì)于無(wú)線通信技術(shù)方面的瓶頸分析),還有對(duì)于生物醫(yī)療與集成電路的交叉學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)(如需要更完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)和傳感技術(shù)完成生物分析檢測(cè)等)。

從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)看,上述醫(yī)療應(yīng)用中有關(guān)的信息工程在醫(yī)療電子領(lǐng)域面臨的根本性問(wèn)題可分為四個(gè)主要方面:

(1)數(shù)據(jù)采集:電子電路需要通過(guò)傳感器來(lái)感知物理世界。在實(shí)際世界中的各種物理量需要首先轉(zhuǎn)換成為電信號(hào),之后才能夠由集成電路進(jìn)行處理。采用適合類型的傳感器對(duì)適合的物理量進(jìn)行采集,以及對(duì)傳感器的接口進(jìn)行完善的交互控制就顯得尤為重要;

(2)數(shù)據(jù)處理:將外界物理量信息提取成電信號(hào)后,還需要做初步的信號(hào)調(diào)理和采樣、變換、濾波等預(yù)處理操作,并將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)或是根據(jù)一定的算法做分析計(jì)算;

(3)數(shù)據(jù)傳輸:經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)還需要進(jìn)行傳遞,通過(guò)由集總的控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)融合后才能夠判斷?？煞譃榛鶐ㄐ藕蜕漕l通信,前者大部分是電信號(hào)有線連接或是通過(guò)人體組織等導(dǎo)電介質(zhì),后者主要是用無(wú)線電磁波通過(guò)空氣等介質(zhì);

(4)能量供應(yīng):對(duì)于一般的醫(yī)療電子設(shè)備而言,體積微型化和延長(zhǎng)工作壽命是矛盾的,因?yàn)殡娫吹捏w積往往與其可提供的能量大小成比例。這樣就需要在進(jìn)行低功耗、低能耗設(shè)計(jì)研究的同時(shí),開發(fā)出新的能量供應(yīng)方式如能量恢復(fù)、光電池效應(yīng)、壓電效應(yīng)等,保證醫(yī)療設(shè)備(特別是便攜式、植入式)的續(xù)航能力。

接下來(lái)以幾個(gè)具體的研究課題項(xiàng)目為基礎(chǔ),針對(duì)不同的應(yīng)用例做更深入的分析,來(lái)介紹一下目前國(guó)內(nèi)在如下兩個(gè)研究方向上取得的一些進(jìn)展:

1)對(duì)較為基本的物理量如溫度、脈搏等,待處理的數(shù)據(jù)量比較少,硬件系統(tǒng)的工作流程也非常類似,可以考慮采用一種具有共性的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。同時(shí)這些有共性的硬件系統(tǒng)還可以通過(guò)一種通信協(xié)議組成網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)人體區(qū)域的傳感器網(wǎng)絡(luò)。

2)在另一些特殊的應(yīng)用中如人工輔助的聽覺、視覺,以及智能內(nèi)窺鏡膠囊等,由于原始數(shù)據(jù)是語(yǔ)音和圖像,過(guò)程中會(huì)涉及到傅里葉變換、數(shù)據(jù)壓縮等更為復(fù)雜的算法,數(shù)據(jù)運(yùn)算量相對(duì)于簡(jiǎn)單的生命體征信號(hào)要大得多,成為制約低功耗的瓶頸之一。

4實(shí)例

4.1 用于體征監(jiān)測(cè)的傳感器網(wǎng)絡(luò)

無(wú)線人體區(qū)域傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Body Area Sensor Networks, WBASN)是一種能夠滿足前述應(yīng)用要求的“通用”解決方案。它是進(jìn)行人體生命要素信息采集與控制的小區(qū)域傳感器網(wǎng)絡(luò),一般主要用于特定人群/人體的長(zhǎng)時(shí)間健康狀況監(jiān)測(cè)、身體健康指標(biāo)分析等。最典型的應(yīng)用例為糖尿病患者、癲癇癥患者、神經(jīng)紊亂或衰弱患者,以及慢性心臟病患者等。通過(guò)這種網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的可定制監(jiān)測(cè),人們可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)身體的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)做連續(xù)采集監(jiān)測(cè),并通過(guò)良好人機(jī)交互界面進(jìn)行控制。

1)WBASN的結(jié)構(gòu)

WBASN通常由近人體區(qū)域的傳感子節(jié)點(diǎn)和基站主節(jié)點(diǎn)組成。近人體區(qū)域包括體表測(cè)量、體內(nèi)測(cè)量、探針測(cè)量和體檢測(cè)量等。完成這些測(cè)量的傳感子節(jié)點(diǎn)中包括前端的傳感器件/能量轉(zhuǎn)換器件,目標(biāo)是由對(duì)有關(guān)健康狀況的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量、處理和交換?；局鞴?jié)點(diǎn)隨時(shí)接受區(qū)域中每個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),并控制和調(diào)配這些傳感節(jié)點(diǎn)的采集狀態(tài)、休眠方案等,需要有能力做較大量的數(shù)據(jù)處理、累計(jì)、判斷及交換。所測(cè)量的數(shù)據(jù)信息也都是與人體密切相關(guān)的,如心電、心率、血壓、心音、肺音、血氧、呼吸、溫度、加速度等。不同種類的數(shù)據(jù)采集需要不同的傳感器件(能量轉(zhuǎn)化器件,簡(jiǎn)稱換能器),如單導(dǎo)電極、熱敏電阻、惠斯通電橋、電流式傳感器和3軸加速度計(jì)等。所有傳感子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息通過(guò)基站主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一的融合處理和分析判斷,實(shí)現(xiàn)WBASN的基本功能。

圖 3示出了簡(jiǎn)要的WBASN結(jié)構(gòu)示意圖。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的基本功能是由傳感子節(jié)點(diǎn)(位于體表或體內(nèi)的粘附或植入式裝置)完成的,如采集血壓、溫度等信息。這些信息由主節(jié)點(diǎn)(體外的便攜裝置,如PDA等)統(tǒng)一接收后進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,完成初步判斷和處理,還可以給出信息的實(shí)時(shí)反饋、超限數(shù)據(jù)的安全警告等。另外,主節(jié)點(diǎn)還可以作為“網(wǎng)關(guān)”接入到因特網(wǎng)、GPRS等廣域網(wǎng)絡(luò)中,將本地的數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器供醫(yī)生遠(yuǎn)程診斷,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療等。如果主節(jié)點(diǎn)初步判斷后認(rèn)為需要完成進(jìn)一步的操作,會(huì)再次采集相關(guān)信息、給出警告信息或進(jìn)行干預(yù)操作――給藥、電刺激等,以實(shí)現(xiàn)慢性病護(hù)理或及時(shí)診治。雖然這一網(wǎng)絡(luò)的研究目前還處于實(shí)驗(yàn)室為主的原型驗(yàn)證,但是在一些應(yīng)用中還是會(huì)或多或少的發(fā)現(xiàn)WBASN的影子:如前不久的“神七”宇航服中就實(shí)現(xiàn)了壓力、心率、呼吸等傳感器,采集的數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳到宇航員之外的接收設(shè)備上,然后再發(fā)回地面指揮中心進(jìn)行分析。

2)WBASN的子節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

一個(gè)典型的子節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 4,包括了傳感器和電刺激驅(qū)動(dòng)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微控制器MCU、數(shù)據(jù)流的預(yù)處理(協(xié)處理)單元、存儲(chǔ)器和射頻(RF)收發(fā)機(jī),其中MCU與傳感器模塊之間還可以實(shí)現(xiàn)可配置的多標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口、電源可視情況采用電池或無(wú)線供能方式等等。各模塊連接后即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的子節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)。若將圖 4所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行高集成度的電路實(shí)現(xiàn),就是片上系統(tǒng)(SoC)平臺(tái)芯片。一種較為簡(jiǎn)單的平臺(tái)芯片實(shí)現(xiàn)中不含有傳感器模塊和RF收發(fā)機(jī)(但包含對(duì)應(yīng)的接口),通過(guò)外接(1)不同類型、不同功能的傳感器件前端和(2)相同類型的射頻收發(fā)芯片后,就可以完成相應(yīng)種類數(shù)據(jù)信息的采集,進(jìn)行一些預(yù)處理,然后與主節(jié)點(diǎn)建立通信并傳輸數(shù)據(jù)、接收配置等。還有一種集成度較高的SoC平臺(tái)芯片中會(huì)帶有片上RF模塊,這樣每個(gè)子節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)就只需外接一個(gè)傳感器芯片即可完成采集、組網(wǎng)等功能。SoC平臺(tái)的作用是在功能異構(gòu)的WBASN各個(gè)子節(jié)點(diǎn)應(yīng)用中作為一個(gè)基礎(chǔ)的“通用的”平臺(tái)。

3)WBASN的子節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)

上述分析表明WBASN的近人體子節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中,應(yīng)該以超低功耗和高度集成的(SoC)設(shè)計(jì)為重點(diǎn)。于是就要綜合系統(tǒng)的各方面需求,整合設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)出核心的數(shù)字微控制單元和電源管理單元,以便在達(dá)到功能上的靈活性、完備性的同時(shí),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的極低功耗。這些數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)包括幾個(gè)方面:(1)在各個(gè)功能相異的節(jié)點(diǎn)休眠間隔不等的情況下進(jìn)行接入;(2)醫(yī)療用途的緊急情況下“給藥”或“電刺激”的實(shí)時(shí)控制實(shí)現(xiàn);(3)星型網(wǎng)絡(luò)中單跳的組網(wǎng)方式對(duì)指令集的優(yōu)化;(4)無(wú)線方式的節(jié)點(diǎn)功能更替;(5)兼容多標(biāo)準(zhǔn)的傳感器器件接口;(6)電路級(jí)的低功耗技術(shù)如門控、多電壓、異步電路設(shè)計(jì)等。在我們的研究中,綜合考慮了上述方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化。這樣還會(huì)帶來(lái)很多其他的好處,如設(shè)計(jì)成本低、系統(tǒng)擴(kuò)充性好、針對(duì)WBASN應(yīng)用開發(fā)的軟件/硬件效率高,等等。

下面針對(duì)上述子節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行具體說(shuō)明:

第一,在低功耗方面,通過(guò)對(duì)具體實(shí)例的分析發(fā)現(xiàn),“工作狀態(tài)”和“空閑狀態(tài)”的功耗一般相差20倍甚至更多,所以工作狀態(tài)下的低功耗優(yōu)化是首要任務(wù)。目前的絕大多數(shù)SoC實(shí)現(xiàn)方案基本上都是采用各種措施將工作時(shí)低功耗達(dá)到更低的指標(biāo)。但是對(duì)于WBASN的具體應(yīng)用而言,子節(jié)點(diǎn)通常都會(huì)處于非常低的工作占空比,也就是說(shuō)在整個(gè)子節(jié)點(diǎn)壽命內(nèi)的絕大多數(shù)時(shí)間里,子節(jié)點(diǎn)是在空閑狀態(tài)的。如體溫測(cè)量可以每1分鐘測(cè)量一次,每次測(cè)量只需要幾個(gè)毫秒;心率測(cè)量也只需要每100毫秒測(cè)量幾個(gè)毫秒,等等。這樣,子節(jié)點(diǎn)的總能量消耗往往更多浪費(fèi)在空閑時(shí)的狀態(tài)上。所以對(duì)于WBASN的優(yōu)化需要從工作時(shí)功耗和休眠時(shí)功耗協(xié)同考慮完成,目標(biāo)是提高電池的能量使用效率。

第二,子節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)控制。在許多研究中廣泛采用了實(shí)時(shí)性操作系統(tǒng)(如TinyOS),其實(shí)只保證了子節(jié)點(diǎn)在工作狀態(tài)下處理器處理各個(gè)任務(wù)的實(shí)時(shí)性。還需要子節(jié)點(diǎn)保證網(wǎng)絡(luò)行為的“實(shí)時(shí)性”:如用于閉環(huán)施放藥物的子節(jié)點(diǎn)系統(tǒng),在接到主節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的“給藥”指令之后應(yīng)該以最短的反應(yīng)時(shí)間給出操作。這就與低功耗的指標(biāo)相矛盾:為了更快的反應(yīng)速度,應(yīng)該在空閑時(shí)采用“偵聽”方案或者休眠間隔很短的方案――這樣同時(shí)增大了空閑時(shí)功耗;反之,為了避免該給藥子節(jié)點(diǎn)的電池能量大都浪費(fèi)在空閑時(shí)狀態(tài),應(yīng)該采用空閑時(shí)休眠的方案,并且該加大休眠間隔――這樣在主節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送喚醒要求(大多數(shù)這種時(shí)候都是緊急情況)之后還要等到子節(jié)點(diǎn)的下次定時(shí)喚醒才能夠給出響應(yīng),最壞情況下的反應(yīng)速度為子節(jié)點(diǎn)的定時(shí)喚醒周期。所以目前這一問(wèn)題的解決方案就是空閑休眠間隔、偵聽時(shí)間的折中選取。以具體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析:在“國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)”中的ADICOL項(xiàng)目中,胰島素施放操作的閉環(huán)控制是每3分鐘定時(shí)喚醒工作一次,以保證最壞情況下的給藥控制延遲不超過(guò)3分鐘。而保守情況下(按每天需施放胰島素10次估計(jì)推算)都至少有97%的喚醒是不需要做給藥的,這樣就浪費(fèi)了子節(jié)點(diǎn)大量的電池能量,降低了有效用能量的使用效率。

第三是功能的靈活性。由于每個(gè)子節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的RF模塊和通訊協(xié)議都沒有差別,所以通常的設(shè)計(jì)都主要考慮傳感器接口模塊的靈活可配置等等。很多現(xiàn)有的傳感器件或芯片接口大致分為兩種:模擬量(需要SoC提供ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換)和數(shù)字量(傳感器自帶ADC,僅需要滿足相應(yīng)時(shí)序)。已有的相關(guān)研究大多是基于這兩類接口進(jìn)行展開的。但是在不同功能的子節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)內(nèi),除了傳感器件前端需要采集的物理量類型和接口不一樣之外,其軟件程序在操作順序、運(yùn)算復(fù)雜度、處理方法等方面都有區(qū)別,SoC本身的軟件部分就需要根據(jù)具體子節(jié)點(diǎn)的功能進(jìn)行調(diào)整。如果在每個(gè)子節(jié)點(diǎn)設(shè)備封裝前預(yù)先寫好軟件算法,還需要專門的“燒寫”設(shè)備。我們的研究中采用一種可由主節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程配置子節(jié)點(diǎn)軟件的協(xié)議,就可以在滿足“軟件靈活性”要求的同時(shí)不引入其他設(shè)備。

4)總結(jié)

如前述,WBASN的優(yōu)化重點(diǎn)在于子節(jié)點(diǎn)系統(tǒng), 而子節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的核心是SoC平臺(tái)。為了保證子節(jié)點(diǎn)SoC平臺(tái)的超低功耗、高集成度、靈活性、高效率、可靠性等,需要SoC平臺(tái)中的數(shù)字系統(tǒng)有完善的功能和異常處理能力、優(yōu)化的結(jié)構(gòu)、良好的可靠性和能量管理等。

系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)傳感器設(shè)備(或稱網(wǎng)絡(luò)內(nèi)“近人體節(jié)點(diǎn)”)的主要指標(biāo)可以歸結(jié)為:系統(tǒng)集成度,小型化/微型化,低功耗電路設(shè)計(jì),無(wú)線遙感鏈路和信號(hào)處理算法等。除此之外,其他一些指標(biāo)如服務(wù)質(zhì)量、安全性、多傳感器數(shù)據(jù)融合和診斷支持等也都是世界上相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)各研究組正在研究的課題。

4.2 帶有植入式處理器的電刺激器

電刺激治療方法是當(dāng)今臨床和日常的物理康復(fù)最常用的、重要的治療手段之一,在心臟起搏器、人工聽覺、人工視覺、腦電刺激等許多領(lǐng)域中有著非常重要的作用。該方法通過(guò)將一定量的電流通過(guò)特制電極施加到人體組織,實(shí)現(xiàn)促進(jìn)恢復(fù)正常的神經(jīng)傳導(dǎo)和調(diào)節(jié)功能等治療作用,不僅可起到鎮(zhèn)痛、消腫、消炎、脫敏、緩解肌肉痙攣等功效,有時(shí)甚至還可以修復(fù)、替代某些受損的人體組織和器官。一般的電脈沖刺激時(shí)采用無(wú)極性微分型指數(shù)波形,由電荷相等的正負(fù)脈沖波構(gòu)成,負(fù)指數(shù)脈沖起神經(jīng)纖維去極化作用,正脈沖起電荷平衡的作用,可避免組織損傷。集成電路技術(shù),特別是植入式的處理器控制應(yīng)用在電刺激器中,可以完成復(fù)雜的信號(hào)處理,同時(shí)極大的保證操作的可靠性和無(wú)侵害性。

心臟起搏器是最早的醫(yī)用電刺激儀器之一,它發(fā)放電脈沖,通過(guò)與心內(nèi)膜相接觸的電極導(dǎo)線,刺激心臟使之激動(dòng)收縮,以模擬心臟的沖動(dòng)發(fā)生和傳導(dǎo)等電生理功能,起到治療由于某些心律失常所致的心臟功能障礙。心臟起搏器的結(jié)構(gòu)包括脈沖發(fā)生器(pulse generator)和電極-導(dǎo)線(lead)兩大系統(tǒng)。脈沖發(fā)生器由電池、釋放與調(diào)節(jié)電脈沖的電路和外殼構(gòu)成。脈沖發(fā)生器控制起搏節(jié)律,猶如整個(gè)系統(tǒng)的“大腦”?，F(xiàn)在的脈沖發(fā)生器是非常小的,一種典型的尺寸為5cm x 5cm x 6mm,重量在30克左右。

在正常的聽覺系統(tǒng)中,聲音的機(jī)械震動(dòng)通過(guò)外耳和中耳之后,會(huì)在耳蝸的各處與基底膜發(fā)生共振?；啄さ恼駝?dòng)帶動(dòng)毛細(xì)胞纖毛的振動(dòng),產(chǎn)生毛細(xì)胞的感受器電位,進(jìn)而產(chǎn)生聽神經(jīng)的動(dòng)作電位發(fā)放。腦的中樞聽覺系統(tǒng)能夠根據(jù)聽神經(jīng)中不同神經(jīng)纖維的發(fā)放情況判斷基底膜的振動(dòng)情況,進(jìn)而推斷聲音的頻率成分。在一些患有感覺神經(jīng)性耳聾的病人內(nèi),毛細(xì)胞由于多種因素如遺傳、疾病等而遭到損傷或者數(shù)量減少,無(wú)法正常地驅(qū)動(dòng)聽神經(jīng)。而人工耳蝸的基本工作原理就是繞過(guò)毛細(xì)胞這一環(huán)節(jié),直接對(duì)聽神經(jīng)進(jìn)行電刺激。于是這種電刺激的效果就好像是聽神經(jīng)被聲音通過(guò)正常的基底膜和毛細(xì)胞驅(qū)動(dòng)一樣。

人工耳蝸只是一種聽覺假體,并不能“治愈”耳聾或其他聽覺障礙。人工耳蝸的工作是基于耳蝸的不同部分與不同聲音頻率之間一種規(guī)則的對(duì)應(yīng)關(guān)系(頻率拓?fù)湫再|(zhì))。一般需要使用更加復(fù)雜的處理方法以避免造成組織、電極損傷等一些不良影響。

視覺假體技術(shù)也屬于功能電刺激的一種。大多數(shù)盲人的視覺通路中往往只有一部分發(fā)生病變,而其余部分神經(jīng)組織的結(jié)構(gòu)和功能尚完好。于是就能夠?qū)σ曈X通路的完好部位施加特定的人工電刺激,來(lái)興奮神經(jīng)細(xì)胞以模擬自然光刺激的效果,使盲人產(chǎn)生視覺感受。

視覺假體的工作原理與人工耳蝸相似。視覺假體系統(tǒng)包括一個(gè)位于病人體外的視頻采集設(shè)備(如小型攝像機(jī)),視頻處理模塊,電刺激編碼模塊和植入到視覺通路特定部位的多電極陣列。由視頻采集設(shè)備采集到的實(shí)時(shí)視頻圖像經(jīng)過(guò)處理,轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)多電極陣列的信號(hào)。多電極陣列對(duì)視覺神經(jīng)組織施加一定幅度、波形和頻率的電流刺激,興奮視覺神經(jīng)元,從而使病人產(chǎn)生視覺感受。

人工視覺刺激器主要包括視網(wǎng)膜刺激器、視皮層刺激器和視神經(jīng)刺激器。其中視網(wǎng)膜刺激器發(fā)展最快。視網(wǎng)膜刺激器是在視網(wǎng)膜下或視網(wǎng)膜表面植入不同微電極,使外界光線轉(zhuǎn)換成電流,通過(guò)微電極刺激并激活視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞及其網(wǎng)絡(luò),而產(chǎn)生光感。這種裝置可使失明或接近失明的眼重新獲得部分有用視力。其優(yōu)點(diǎn)是可以產(chǎn)生較準(zhǔn)確的視覺感知,而且所需電流強(qiáng)度較小,玻璃體有利于熱量的散發(fā),以及可直接觀察到植入刺激器及植入后的反應(yīng)。至今已有較多實(shí)驗(yàn)表明視網(wǎng)膜前或膜下芯片植入方法可行,有較好的生物相容性及長(zhǎng)期穩(wěn)定性,達(dá)到預(yù)期效果。

目前全世界范圍內(nèi)已經(jīng)接受植入的病人較之佩戴人工耳蝸的病人要少得多。而且目前美國(guó)食品藥品監(jiān)督局(FDA)也尚未批準(zhǔn)任何類型的視覺假體的臨床應(yīng)用。

下面以人工聽覺的具體系統(tǒng)為例,詳細(xì)介紹一下帶有植入式處理器的電刺激器:

帶植入式處理器的雙模人工耳蝸系統(tǒng)

人工耳蝸就是通過(guò)電刺激末梢神經(jīng)系統(tǒng)的方式來(lái)修復(fù)聽覺的一種醫(yī)療電子裝置。它把外部的聲音轉(zhuǎn)換為聽神經(jīng)需要的電刺激,將這種刺激通過(guò)植入電極刺激聽覺神經(jīng),幫助傳感性耳聾患者恢復(fù)(人工制造出)聽覺。它是迄今為止治療極重度耳聾唯一有效的方法,也是唯一被商品化的感官神經(jīng)修復(fù)技術(shù)。目前各種人工耳蝸產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上細(xì)節(jié)不盡相同,但它們的基本硬件構(gòu)成和工作原理卻是一樣的。

1)人工耳蝸的硬件構(gòu)成

人工耳蝸的基本硬件構(gòu)成如圖 6所示,主要分為體外和體內(nèi)兩個(gè)部分,其工作原理和流程如下:

(1)體外的麥克風(fēng)首先把采集到的機(jī)械聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào);

(2)模擬電信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號(hào);

(3)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)對(duì)數(shù)字聲音信號(hào)進(jìn)行分析并決定如何驅(qū)動(dòng)埋植于耳蝸內(nèi)的電極去刺激聽神經(jīng),形成刺激指令序列;

(4)刺激指令序列經(jīng)過(guò)調(diào)制后以無(wú)線電波的方式發(fā)送給體內(nèi)部分;

(5)體內(nèi)的解調(diào)器從無(wú)線電波中獲取體內(nèi)電路工作所需的能量,并對(duì)刺激指令序列進(jìn)行解析;

(6)體內(nèi)的刺激器對(duì)解調(diào)出來(lái)的指令序列進(jìn)行譯碼,然后根據(jù)指令要求在電極上產(chǎn)生相應(yīng)的電流,刺激聽神經(jīng)產(chǎn)生聽覺。

2)新型全植入系統(tǒng)的應(yīng)用

在當(dāng)前植入式電池不足以支撐數(shù)字式全植入人工耳蝸系統(tǒng),而模擬式全植入系統(tǒng)又存在著諸多缺陷的情況下,新型全植入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路除了繼續(xù)降低數(shù)字系統(tǒng)本身的功耗外,還可以在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行調(diào)整,降低系統(tǒng)對(duì)電池的使用量?；谶@些考慮,我們提出了帶植入式處理器的可雙模工作的新型人工耳蝸系統(tǒng),如圖 7所示。

該系統(tǒng)在體內(nèi)集成了一套完整的語(yǔ)音信號(hào)采集、處理電路,以及與體外的無(wú)線接口,同時(shí)配有植入式電池。所謂“雙模”,是指該系統(tǒng)既可以工作在不帶任何外部輔助裝置的體內(nèi)單機(jī)模式下,如圖 7(b)所示,也可以工作于體外語(yǔ)音信號(hào)采集電路與體內(nèi)處理電路協(xié)同的聯(lián)機(jī)模式下,如圖 7(c)所示。從技術(shù)可行性的角度上講,聯(lián)機(jī)模式下的系統(tǒng)在當(dāng)前的電路技術(shù)條件下是可以實(shí)現(xiàn)的,而單機(jī)模式則受制于電池容量和安全性等非電路因素。

這種系統(tǒng)的意義在于,通過(guò)兩種模式的交替使用可以很大程度上減少對(duì)植入式電池的使用量。而且該系統(tǒng)包含了一個(gè)完整的全植入數(shù)字式子系統(tǒng),對(duì)該系統(tǒng)的研究可以涵蓋下一代全植入式系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。也就是說(shuō),該系統(tǒng)的很多關(guān)鍵技術(shù)將可以直接應(yīng)用到下一代全植入系統(tǒng)當(dāng)中。實(shí)際上,在植入式電池的容量和安全方面的性能提升到一定程度之后,這個(gè)系統(tǒng)可以自然而然地轉(zhuǎn)換成一個(gè)全植入式系統(tǒng)。

3)植入式數(shù)字信號(hào)處理器的低功耗設(shè)計(jì)

在雙模系統(tǒng)中,最大的技術(shù)難題就在于植入式數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的設(shè)計(jì)(圖 8),因?yàn)樗鼛缀跏钦麄€(gè)系統(tǒng)里功耗最大的部件。傳統(tǒng)人工耳蝸中的DSP 處在體外,對(duì)功耗的要求還可以寬松一些,畢竟體外的電池可以隨便更換。而在新系統(tǒng)中,無(wú)論是哪一種工作模式,對(duì)DSP 的功耗要求都是非常苛刻的。在體內(nèi)單機(jī)模式下,DSP 的功耗直接影響著植入式電池的壽命,而植入式電池又不可以隨便更換,所以這種情況下DSP 功耗的重要性自不待言。在聯(lián)機(jī)模式下,由于無(wú)線能量傳輸效率低下,DSP 的功耗將會(huì)被嚴(yán)重放大,這比DSP 在體外時(shí)的情況要惡化很多。

實(shí)際的設(shè)計(jì)和測(cè)試結(jié)果表明,基于開放源代碼硬件的專用指令集處理器(OSH-ASIP)設(shè)計(jì)方法有助于提高效率并降低成本,同時(shí)可以有助于去除通用處理器中存在的冗余,從而提高處理器的執(zhí)行效率、降低功耗。通過(guò)綜合運(yùn)用指令集簡(jiǎn)化、等待模式、循環(huán)暫存、存儲(chǔ)器切割、操作數(shù)隔離和時(shí)鐘門控等多種低功耗設(shè)計(jì)技術(shù),在0.18μm CMOS 工藝下設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的一款人工耳蝸專用的低功耗DSP實(shí)際測(cè)量結(jié)果為:在10MHz 的時(shí)鐘頻率下執(zhí)行連續(xù)交織采樣(CIS)算法的功耗小于2mW,低功耗效果顯著。

4)總結(jié)

就當(dāng)前的技術(shù)水平來(lái)講,數(shù)字式全植入的人工耳蝸系統(tǒng)仍然因?yàn)槟芰抗?yīng)不足(功耗大而電池容量小)的緣故無(wú)法實(shí)現(xiàn)。但是除了功耗外并沒有其他理由可以阻礙數(shù)字系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展,況且相比于模擬系統(tǒng)中那些固有的缺陷,功耗實(shí)際上是一個(gè)會(huì)隨著微電子設(shè)計(jì)和制造水平的提高而逐步得到解決的問(wèn)題。因此,從長(zhǎng)遠(yuǎn)看數(shù)字式全植入系統(tǒng)才是人工耳蝸系統(tǒng)最優(yōu)的選擇方案。

4.3 智能內(nèi)窺鏡膠囊

傳統(tǒng)醫(yī)用內(nèi)窺鏡(如胃鏡和腸鏡)需要使用光纖或電纜插入人體體腔內(nèi)拍攝病征圖像以供醫(yī)生診斷,這些連接線會(huì)給病人帶來(lái)很大不適,而且診斷存在盲區(qū),并可能會(huì)有消化道傷損等并發(fā)癥。智能內(nèi)窺鏡膠囊的出現(xiàn)給消化道疾病的診斷帶來(lái)了便利,克服了上述缺點(diǎn)。如圖 9所示,病人在吞服了膠囊內(nèi)鏡以后,膠囊依靠消化道的蠕動(dòng)在其中緩慢移動(dòng)。移動(dòng)的過(guò)程中會(huì)采集人體內(nèi)消化道的圖像并以無(wú)線的方式發(fā)送至體外記錄儀,并可以上傳至基站以供醫(yī)生診斷病情。膠囊內(nèi)鏡不會(huì)給病人帶來(lái)不適,在檢測(cè)時(shí)病人也可活動(dòng),而且它可以完成全消化道的檢測(cè),掃除了傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡存在的盲區(qū)。

1)智能內(nèi)窺鏡膠囊的發(fā)展歷史

智能內(nèi)窺鏡膠囊(消化道膠囊內(nèi)鏡)的概念最早于2000年由以色列科學(xué)家提出并實(shí)現(xiàn),之后Given Imaging公司生產(chǎn)出第一款商用的膠囊內(nèi)鏡產(chǎn)品Pillcam。最近的幾年里各國(guó)的工業(yè)界和學(xué)術(shù)界相繼開始對(duì)這種產(chǎn)品的研發(fā),一些新產(chǎn)品和新技術(shù)陸續(xù)面世:日本的奧林巴斯公司推出的EndoCapsule產(chǎn)品在日本也開始商用;日本NORIKA Syaka RF lab正在研發(fā)用無(wú)線供能,代替電池供電的技術(shù),以及控制膠囊內(nèi)鏡姿態(tài)的控制技術(shù);韓國(guó)研究機(jī)構(gòu)推出了以人體作為導(dǎo)體來(lái)直接傳輸信息的技術(shù),用以代替射頻收發(fā)機(jī),目前也已成功地利用到膠囊內(nèi)鏡產(chǎn)品中。在可預(yù)見的將來(lái)還將出現(xiàn)集診斷、活檢、給藥及消化道行走等各種功能于一體的產(chǎn)品。

2)膠囊內(nèi)鏡的結(jié)構(gòu)

完整的口服式智能內(nèi)窺鏡膠囊系統(tǒng)由膠囊內(nèi)鏡、體外便攜式記錄儀和工作站三部分構(gòu)成。膠囊內(nèi)鏡是整個(gè)系統(tǒng)最為重要的部分,也是設(shè)計(jì)難度最高的部分,在集成電路設(shè)計(jì)時(shí)尤其要注意功耗等問(wèn)題。外殼內(nèi)的電路系統(tǒng)主要由五個(gè)部分組成,如圖 10所示,包括一個(gè)商用CMOS圖像傳感器、白色發(fā)光LED、一個(gè)商用射頻收發(fā)機(jī)芯片及天線、一塊用于控制和數(shù)據(jù)處理的專用集成電路和兩節(jié)鈕扣電池。

商用的CMOS圖像傳感器位于整個(gè)膠囊的一端,負(fù)責(zé)采集消化道中的彩色圖像數(shù)據(jù)。支持多種圖像分辨率,最高速率可達(dá)30fps。高亮度的白光LED均勻地排布在圖像傳感器鏡頭座外的環(huán)形PCB上,在采集圖像時(shí)提供照明光線。高性能、低功耗的商用射頻收發(fā)機(jī)位于膠囊的另一端,保證膠囊系統(tǒng)的無(wú)線通信。射頻收發(fā)機(jī)工作在433MHz的ISM頻段,采用FSK的調(diào)制方式,有效碼率最高可達(dá)500kbps。兩顆1.5V的鈕扣電池串聯(lián)后為整個(gè)電路系統(tǒng)提供所需的能量。它們位于膠囊的中部,在圖像傳感器和射頻收發(fā)機(jī)之間。用于控制和數(shù)據(jù)處理的專用集成電路位于圖像傳感器與電池之間,它將系統(tǒng)各部分的功能組合起來(lái),形成完整的電路系統(tǒng)。

專用集成電路是膠囊內(nèi)鏡的控制核心(圖 11),它由數(shù)字基帶、電源管理單元和無(wú)線喚醒子系統(tǒng)三部分組成。其中數(shù)字基帶部分主要實(shí)現(xiàn)通信控制和圖像壓縮兩大功能。電源管理單元可將電池電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)各個(gè)部分所需的電源電壓。無(wú)線喚醒子系統(tǒng)可以對(duì)密封在膠囊中的電路系統(tǒng)進(jìn)行開啟、關(guān)閉、復(fù)位和配置操作,提高了系統(tǒng)可靠性,也便利了產(chǎn)品的組裝和生產(chǎn)過(guò)程。

3)膠囊內(nèi)鏡的低功耗實(shí)現(xiàn)

在膠囊內(nèi)鏡的電路系統(tǒng)中,射頻部分消耗的能量一般超過(guò)總能量的60%。為了在不增加射頻電路功耗的前提下縮短有效的射頻傳輸時(shí)間,在系統(tǒng)的數(shù)字基帶中引入了信源編碼――圖像壓縮。這樣大大減少了射頻收發(fā)機(jī)發(fā)送一幀圖像的數(shù)據(jù)量,也就相應(yīng)地減少了每幀圖像射頻部分的能量,并且有利于進(jìn)一步減小系統(tǒng)工作的占空比,延長(zhǎng)電池的工作時(shí)間。

引入圖像壓縮功能實(shí)際上是使用數(shù)字電路的能量去換取射頻部分的能量,而且數(shù)字電路的低功耗技術(shù)比較容易實(shí)現(xiàn),使得降低數(shù)字電路的功耗相對(duì)于降低射頻電路的功耗更為容易。因此,只要對(duì)圖像壓縮的計(jì)算復(fù)雜度做出仔細(xì)的評(píng)估,電路系統(tǒng)整體能量的降低不難實(shí)現(xiàn)。

目前智能內(nèi)窺鏡膠囊系統(tǒng)還沒有正式的產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),但一般包括如下幾個(gè)重要指標(biāo):

1)工作時(shí)間:至少為8小時(shí),因?yàn)橐话隳z囊內(nèi)鏡通過(guò)人體消化道的時(shí)間為8小時(shí)。

2)尺寸:為方便病人吞服,膠囊尺寸一般直徑為10~12mm,長(zhǎng)度為20~30mm。

3) 圖像幀率和分辨率:目前產(chǎn)品的圖像幀率一般為2fps。當(dāng)然,在滿足基本工作時(shí)間的條件下,圖像幀率和分辨率都是越大越好。

4)總結(jié)

基于上述膠囊內(nèi)鏡的結(jié)構(gòu),可以對(duì)其應(yīng)用需求做出細(xì)致的分析,對(duì)系統(tǒng)的供電方式、體積尺寸、通信方式、工作時(shí)間、可靠性等要求進(jìn)行綜合考慮。分析和測(cè)量結(jié)果表明,在系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)上采用了圖像壓縮、雙向通信和無(wú)線喚醒等功能能夠滿足性能要求,而且這些技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于有類似的大數(shù)據(jù)量、高碼率的植入式電子醫(yī)療集成系統(tǒng)也具有參考價(jià)值。

目前國(guó)內(nèi)有清華大學(xué)、中科院合肥智能機(jī)械研究所、重慶大學(xué)、重慶金山科技集團(tuán)等單位都在分別從事這方面的研究。

5 結(jié)語(yǔ)

本文從醫(yī)療健康領(lǐng)域的社會(huì)需求、市場(chǎng)需求現(xiàn)狀入手,對(duì)我國(guó)醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇進(jìn)行了分析,并對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)――集成電路技術(shù)應(yīng)用做了基本介紹。多方面的數(shù)據(jù)分析表明,醫(yī)學(xué)微電子系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)的核心發(fā)展趨勢(shì)可以歸結(jié)為小型化/微型化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化。最后還通過(guò)幾個(gè)在研項(xiàng)目實(shí)例進(jìn)一步闡釋了集成電路技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用。

集成電路對(duì)國(guó)家的重要性范文第4篇

中國(guó)裝備制造業(yè)經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，取得了令人矚目的成就，形成了獨(dú)立完整、門類齊全、具有相當(dāng)規(guī)模和一定水平的裝備制造體系，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)提供了一批重要裝備，已成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，總量規(guī)模居世界前列。但是，相對(duì)于國(guó)際發(fā)展新格局，相對(duì)于世界技術(shù)進(jìn)步的大潮流，自主創(chuàng)新能力弱正在成為中國(guó)裝備制造業(yè)的軟肋。有人曾把中國(guó)裝備制造業(yè)的大而不強(qiáng)，形象地比喻為“虛胖子”；有人透露，目前我國(guó)機(jī)械工業(yè)新產(chǎn)品貢獻(xiàn)率僅為5.9%，僅為工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的10%；有人認(rèn)為，我國(guó)裝備制造業(yè)和國(guó)外的主要差距在于具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的東西少，存在引進(jìn)—落后—再引進(jìn)—再落后的怪圈。古希臘神話中，阿喀琉斯刀槍不入，而腳后跟卻是致命的弱點(diǎn)。當(dāng)箭射中他的腳踵時(shí)，英雄的生命就此結(jié)束。將我國(guó)的裝備制造業(yè)喻為阿喀琉斯之踵，無(wú)疑是在揭示業(yè)內(nèi)一個(gè)基本的共識(shí)：我國(guó)裝備制造業(yè)自主研發(fā)能力差，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的東西少。目前，裝備制造業(yè)還沒有完成承擔(dān)起“裝備中國(guó)”的重任。我們的裝備制造業(yè)發(fā)展到今天，已經(jīng)到了非自主創(chuàng)新不可的時(shí)候了，如果不自主創(chuàng)新，我們就會(huì)被西方國(guó)家壓制在產(chǎn)品的低端水平。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)全球化的推進(jìn)，使競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)從價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)、質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)，發(fā)展到了價(jià)值競(jìng)爭(zhēng)、品牌競(jìng)爭(zhēng)，要有品牌、要有價(jià)值，就必須要有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，要有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，就必須要有自主創(chuàng)新。面對(duì)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益激烈、科技進(jìn)步日新月異的新形勢(shì)，只有在裝備制造業(yè)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)發(fā)展上占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，才能始終贏得和保持發(fā)展的主動(dòng)權(quán)，從而在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中處于更為有利的戰(zhàn)略地位。加快裝備制造業(yè)的振興，關(guān)鍵是加強(qiáng)企業(yè)自主創(chuàng)新能力建設(shè)，可以說(shuō)，自主創(chuàng)新是裝備制造業(yè)的生命。

“十一五”注定是我國(guó)制造業(yè)的戰(zhàn)略機(jī)遇期，是制造業(yè)升級(jí)、跨越的關(guān)鍵階段。從“十一五”規(guī)劃到《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》，再到《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》，國(guó)家對(duì)裝備制造業(yè)的扶植力度一環(huán)緊似一環(huán)，并且把振興裝備制造業(yè)提升到了國(guó)家與民族安全的前所未有的高度?！笆晃濉币?guī)劃為振興我國(guó)裝備制造業(yè)提出了總體目標(biāo)：努力突破核心技術(shù)，提高重大技術(shù)裝備研發(fā)設(shè)計(jì)、核心元器件配套、加工制造和系統(tǒng)集成的整體水平。特別是在高效清潔發(fā)電和輸變電、大型石油化工、先進(jìn)適用運(yùn)輸裝備、高檔數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化控制、集成電路設(shè)備和先進(jìn)動(dòng)力裝置等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，提高研發(fā)設(shè)計(jì)、核心元器件配套、加工制造和系統(tǒng)集成的整體水平。《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》為振興我國(guó)裝備制造業(yè)提出了技術(shù)目標(biāo)：掌握一批事關(guān)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的裝備制造業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)，制造業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平進(jìn)入世界先進(jìn)行列。到2010年，全社會(huì)研究開發(fā)投入占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比重提高到2%，2020年提高到2.5%以上，力爭(zhēng)科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率達(dá)到60%以上，對(duì)外技術(shù)依存度降低到30%以下。十六屆五中全會(huì)通過(guò)的《****中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃的建議》，“提高自主創(chuàng)新能力和加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)”是其點(diǎn)睛之筆。黨的十七大報(bào)告提出發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，振興裝備制造業(yè)。十七大報(bào)告對(duì)自主創(chuàng)新也非常重視，“自主創(chuàng)新”在報(bào)告中出現(xiàn)了十次，充分體現(xiàn)了自主創(chuàng)新是科學(xué)發(fā)展觀的重要內(nèi)涵之一，也是實(shí)現(xiàn)科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵。自主創(chuàng)新是一項(xiàng)重大的國(guó)家戰(zhàn)略。我國(guó)要通過(guò)自主創(chuàng)新提升經(jīng)濟(jì)和科技水平，裝備制造業(yè)也必然要走自主創(chuàng)新的道路。

自主創(chuàng)新的對(duì)立面不是開放創(chuàng)新，自主創(chuàng)新不排斥開放與繼承，自主創(chuàng)新也不是鼓勵(lì)一切從頭做起，原始創(chuàng)新是自主創(chuàng)新，集成技術(shù)是自主創(chuàng)新，引進(jìn)消化吸收、改進(jìn)進(jìn)而再創(chuàng)新也是自主創(chuàng)新一個(gè)重要的組成部分。原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新往往孕育著科學(xué)技術(shù)的重大發(fā)展和飛躍，是科技創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)和科技競(jìng)爭(zhēng)力的源泉。同時(shí)，我們還必須把引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與再創(chuàng)新緊密結(jié)合起來(lái)。目前，裝備制造業(yè)的自主創(chuàng)新能力基本態(tài)勢(shì)可以歸結(jié)為四類：一是能夠進(jìn)行部分原始創(chuàng)新的航天技術(shù)、軌道交通等行業(yè)。二是能夠在引進(jìn)--消化--吸收基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新的通信設(shè)備、發(fā)電設(shè)備、軍用飛機(jī)、載重汽車等行業(yè)。三是處于引進(jìn)--消化--吸收過(guò)程而沒有系統(tǒng)掌握核心技術(shù)的轎車、大型乙烯成套設(shè)備等行業(yè)。四是依賴于國(guó)外產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)基本沒有開發(fā)的行業(yè)，如大型飛機(jī)、半導(dǎo)體和集成電路設(shè)備、光纖制造設(shè)備、大型科學(xué)儀器以及大型醫(yī)療設(shè)備等（區(qū)賢明，2006）。 從整體上來(lái)說(shuō)，裝備制造業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新主要處于技術(shù)引進(jìn)的階段，不但大量自主創(chuàng)新的階段還沒有到來(lái)，而且對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收能力也是有限的，重復(fù)引進(jìn)現(xiàn)象屢見不鮮。另外，在自主創(chuàng)新能力的基本態(tài)勢(shì)中，集成創(chuàng)新也是裝備制造業(yè)所欠缺的。 我們認(rèn)為，解決裝備制造業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng)的關(guān)鍵在于根據(jù)其產(chǎn)業(yè)特征（產(chǎn)權(quán)、技術(shù)等）和外部環(huán)境（政策），給出切實(shí)可行的技術(shù)引進(jìn)吸收的產(chǎn)業(yè)組織模式和產(chǎn)業(yè)組織政策，構(gòu)建“技術(shù)引進(jìn)--消化--吸收”的平臺(tái)，然后向“自主創(chuàng)新”進(jìn)行漸進(jìn)的轉(zhuǎn)變，最終達(dá)到獨(dú)立創(chuàng)新的階段。

我們的裝備制造業(yè)，不能始終落在別人后邊，吃別人的剩飯，我們必須走自主創(chuàng)新的道路。首先，要樹立勇于自主創(chuàng)新的信心，以最大的決心培育創(chuàng)新能力。金錢買不來(lái)核心技術(shù)，單純依靠技術(shù)引進(jìn)實(shí)現(xiàn)不了現(xiàn)代化。自主創(chuàng)新不光是口號(hào)，要落實(shí)到行動(dòng)中去才會(huì)有效果。中國(guó)裝備制造業(yè)不能依賴國(guó)外、不能人云亦云，而應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力。過(guò)去有人以為什么都可以從國(guó)外買，這個(gè)觀念很錯(cuò)誤。即便是與國(guó)外的合作，也應(yīng)該堅(jiān)持“以己為主”，不要受制于人。產(chǎn)品可以模仿，技術(shù)也可以引進(jìn)，技術(shù)創(chuàng)新能力是無(wú)法引進(jìn)的，要靠企業(yè)自身的積聚。這是企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。因此，裝備制造企業(yè)一定要相信自己的能力，腳踏實(shí)地地走出一條自主創(chuàng)新的道路來(lái)。

集成電路對(duì)國(guó)家的重要性范文第5篇

關(guān)鍵詞：電子測(cè)量技術(shù)；電子測(cè)量?jī)x器；

中圖分類號(hào)：TM930 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 22-0000-01

信息技術(shù)的發(fā)展拓展了參數(shù)測(cè)量的應(yīng)用場(chǎng)景，提升了對(duì)參數(shù)測(cè)量的應(yīng)用需求，為獲得更高精度、更快速度以及更多功能的測(cè)量結(jié)果，電子測(cè)量技術(shù)及電子測(cè)量一起得到了飛速的發(fā)展。完善有效的測(cè)量方法配合先進(jìn)的電子測(cè)量設(shè)備逐漸成為電子專業(yè)測(cè)量的主要實(shí)現(xiàn)方式。

一、電子測(cè)量的特點(diǎn)

（一）電子測(cè)量的對(duì)象

早期的電子測(cè)量主要是對(duì)被測(cè)量對(duì)象的電參數(shù)信號(hào)、傳輸特性、受干擾特性進(jìn)行測(cè)量，之后隨著信息技術(shù)的發(fā)展，電子測(cè)量技術(shù)及其相關(guān)設(shè)備也被逐漸應(yīng)用到其他內(nèi)容的測(cè)量當(dāng)中，如通過(guò)傳感器等設(shè)備將諸如機(jī)械物理量、熱物理量以及光物理量等轉(zhuǎn)化為量化的電信號(hào)量進(jìn)行分析等。目前電子測(cè)量技術(shù)和儀器主要被應(yīng)用的場(chǎng)景為：電能量信號(hào)的測(cè)量，如電功率、電壓與電流等；干擾量及干擾后的信號(hào)特性測(cè)量，如信噪比、頻譜、相位、失真度等；電路元器件測(cè)量，如電容與三極管的參數(shù)測(cè)量、集成電路的性能參數(shù)測(cè)量等。

（二）電子測(cè)量的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)代電子測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用拓展了參數(shù)可測(cè)量的范圍，現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用拓展了可被測(cè)量參數(shù)的種類，傳統(tǒng)測(cè)量方式下所無(wú)法獲得的測(cè)量，都可以通過(guò)相應(yīng)的電子測(cè)量技術(shù)獲得高精度的測(cè)量結(jié)果。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)用電子測(cè)量技術(shù)和設(shè)備所具有的測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.能夠在更寬范圍內(nèi)對(duì)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。電子測(cè)量?jī)x器的量程更廣，精度更高，量程數(shù)量級(jí)更大，可測(cè)量的頻帶范圍更寬。如電阻電子測(cè)量設(shè)備的量程寬度可達(dá)到六至七個(gè)數(shù)量級(jí)，這是普通的歐姆表所無(wú)法達(dá)到的。

2.測(cè)量精度和測(cè)量準(zhǔn)確度更高，測(cè)量速度更快。電子測(cè)量?jī)x器對(duì)參量的測(cè)量主要是通過(guò)電磁波或電子運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因而所能夠?qū)崿F(xiàn)的測(cè)量精度和測(cè)量準(zhǔn)確度更高，特別是在時(shí)間量和頻率量測(cè)量方面其優(yōu)勢(shì)更為明顯。同時(shí)，相較于其他信號(hào)而言，電磁信號(hào)的速度更快，能夠在更短時(shí)間內(nèi)獲得測(cè)量結(jié)果。

3.可進(jìn)行在線測(cè)量和遠(yuǎn)程測(cè)量。電子測(cè)量技術(shù)可以在相關(guān)儀器中添加多種類型的傳感器，這些傳感器可被放置于不便于停留或無(wú)法達(dá)到的區(qū)域?qū)ο嚓P(guān)信號(hào)進(jìn)行采集，若能夠集成到相關(guān)位置，還能夠在不改變被測(cè)量對(duì)象工作狀態(tài)的情況下實(shí)現(xiàn)不間斷在線測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果以有線或者無(wú)線的方式傳輸給接收端進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)或打印等。

4.便于計(jì)算機(jī)處理。電子測(cè)量所獲得的數(shù)據(jù)大多都是數(shù)字信息，這些信息更加便于在計(jì)算機(jī)端進(jìn)行處理與分析，配合使用計(jì)算機(jī)能夠有效擴(kuò)展被測(cè)量的應(yīng)用范圍。

二、電子測(cè)量技術(shù)與儀器的應(yīng)用重要性分析

電子測(cè)量技術(shù)和儀器以測(cè)量技術(shù)為基礎(chǔ)，吸收融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字處理技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)等多種計(jì)數(shù)方式，可以將被測(cè)量對(duì)象或系統(tǒng)的參數(shù)以電量、光量以及其他非電量的方式傳遞給處理端進(jìn)行處理和分析。電子測(cè)量技術(shù)和儀器已經(jīng)在各行業(yè)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，是推動(dòng)科技進(jìn)步和科技創(chuàng)新的重要條件。

電子測(cè)量技術(shù)和儀器配合使用基本能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)任何參數(shù)的測(cè)量，因而其應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，幾乎涉及到了人們生活與社會(huì)發(fā)展的各個(gè)方面。其測(cè)量結(jié)果對(duì)各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展具有指導(dǎo)意義。如對(duì)無(wú)線通信速率的測(cè)量以及空間噪聲特性的測(cè)量可以有效指導(dǎo)無(wú)線通信系統(tǒng)的技術(shù)革新；光柵、磁尺以及激光測(cè)量設(shè)備等在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用推動(dòng)了高精度數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使得越來(lái)越高精度的器件生產(chǎn)成為可能。

特別地，電子測(cè)量技術(shù)與儀器的發(fā)展更是同步甚至于超前其他技術(shù)進(jìn)行發(fā)展的。統(tǒng)計(jì)資料顯示，二十世紀(jì)九十年代的發(fā)達(dá)國(guó)家中，電子測(cè)量技術(shù)與儀器所占的國(guó)民生產(chǎn)總值只有百分之四左右，但是其對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)作用卻占據(jù)了超百分之六十的份額，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的關(guān)聯(lián)度達(dá)百分之九十。電子測(cè)量技術(shù)和儀器是國(guó)家綜合技術(shù)的客觀體現(xiàn)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障。

三、電子測(cè)量技術(shù)和儀器的發(fā)展前景

總體來(lái)看，電子測(cè)量?jī)x器的未來(lái)發(fā)展方向主要集中在通用化與平臺(tái)化、模塊化、虛擬測(cè)試化等方面。

通用化與平臺(tái)化是指現(xiàn)代測(cè)量?jī)x器和技術(shù)正在逐漸由依賴硬件性能向依賴軟件性能轉(zhuǎn)變，各種測(cè)量軟件和功能逐漸被集成到一臺(tái)測(cè)量?jī)x器中，且測(cè)量對(duì)象與測(cè)量設(shè)備相互獨(dú)立，只需要根據(jù)測(cè)量需求適當(dāng)?shù)母能浖δ芗纯蓪?shí)現(xiàn)單臺(tái)測(cè)量?jī)x器的多參數(shù)、多用途測(cè)量。

模塊化是指整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)提供總線接口，各功能采用模塊化思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，在應(yīng)用時(shí)可實(shí)現(xiàn)快速配置和模塊更新。這樣既能夠有效減小測(cè)量?jī)x器的體積和重量，還能夠依照最新的測(cè)量技術(shù)和方案對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行更新或升級(jí)，使得整個(gè)測(cè)量?jī)x器的兼容性更強(qiáng)。

虛擬測(cè)試化是指應(yīng)用虛擬測(cè)試技術(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)具體參數(shù)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)，增強(qiáng)電子測(cè)量技術(shù)的工程實(shí)用性，進(jìn)而提升測(cè)量效率和數(shù)據(jù)測(cè)量進(jìn)度。

四、總結(jié)

隨著被測(cè)試系統(tǒng)和器件的發(fā)展速度越來(lái)越快、體積越來(lái)越小、應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越廣泛，人們對(duì)測(cè)量技術(shù)和測(cè)量?jī)x器提出了更高層次的要求，促進(jìn)了新技術(shù)和新方法在電子測(cè)量技術(shù)和儀器中的應(yīng)用。電子測(cè)量技術(shù)和儀器的應(yīng)用對(duì)整個(gè)社會(huì)的發(fā)展具有先導(dǎo)作用，代表著一個(gè)國(guó)家的科技實(shí)力，影響著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度?？梢姡_認(rèn)識(shí)電子測(cè)量技術(shù)和儀器的作用和功能具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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