全球芯片供應的短缺已成現象級的行業問題。

芯片危機阻礙了全球經濟從新冠疫情引發的衰退中復蘇,并加劇了全球供應鏈危機。供應短缺幾乎影響了所有依賴電子元件的行業,繼續給從汽車、家用電器等行業帶來壓力,也蔓延到醫療設備行業。

半導體是當前許多醫療設備重要的組成部分,能夠提供如操作控制、數據處理和存儲、無線連接和電源管理等功能。傳統醫療設備對半導體的依賴性沒有那么大,而應用半導體的醫療設備不僅能實現傳統醫療設備的功能,還能提高醫療設備的性能,降低成本。

但是,與汽車和消費電子產品相比,較小部分芯片最終用于醫療設備,根據美國半導體行業協會(SIA)去年秋季發布的最新報告,2019年用于全球醫療設備終端市場的半導體總銷售額為56億美元,僅占所有半導體市場總額的1．3%。但這些組件對于一系列重要醫療設備起著關鍵作用,如心臟起搏器和糖尿病血糖監測儀。

一葉知秋——從疫情看醫療芯片的重要性

近年,新冠疫情爆發也使得越來越多的人意識到醫療系統與醫療設備的重要性。

在疫情期間,呼吸機用于幫助嚴重肺損傷的患者進行輔助呼吸。呼吸機系統使用半導體傳感器和處理器來監測生命信號。傳感器用于確定患者每次呼吸的速度、體積和氧氣量,并根據患者的需要準確調節氧氣水平。處理器控制電機速度,輔助患者進行呼吸。

而便攜式超聲設備可以檢測患者肺部病變等病毒癥狀,快速識別與新冠病毒相關的急性肺炎特征,而無需等待核酸檢測。這種設備之前采用壓電晶體作為超聲波探頭,價格一般超過10萬美元。通過半導體芯片替代壓電晶體,設備成本僅需幾千美元,可以更便捷地探測、評估患者身體內部情況。

新冠病毒來勢洶洶,且目前并未完全結束。對于公共場合來說對大量人員進行體溫檢查十分重要。當前的熱像儀或非接觸式額頭紅外溫度計是兩種常用的方式,這些設備也依靠傳感器和模擬芯片等半導體將溫度等數據轉化為數字讀數。

覆巢之下無完卵——缺芯引發醫療行業的連鎖效應

近期根據 AdvaMed(全稱為先進醫療技術協會,是全球最大的醫療器械行業協會)進行的一項研究表示,全球半導體芯片短缺正在導致醫療技術公司出現延誤、訂單取消和其他供應中斷。據調查發現,三分之二的醫療技術公司至少在其一半的產品中使用了半導體。

并且,醫療設備需要的芯片和用于汽車制造和高科技制造使用的芯片需求大部分重合度較高,這一現象直接導致絕大多數醫療設備制造商不得不面臨與其他行業直接競爭的風險,從而加劇醫療芯片短缺。并且據調查發現,超過 70% 的醫療設備制造商的半導體依賴單一供應商。缺乏其他供應商則意味著一旦出現中斷,可能會導致70%的醫療設備制造商相繼出現停產、訂單延誤等等現象。

早在今年4月,飛利浦醫療就已發出警告,因為全球芯片短缺,他們短期內將不得不停止生產用于治療心臟驟停的設備。該公司在接受荷蘭媒體NOS采訪時發出警告。

根據首席執行官Van Houten的說法,這些醫療設備已經短缺。“因為涉及關鍵的醫療設備,我們擔心這種短缺。”Van Houten表示,不希望因為無法制造設備而最終無法為醫院提供醫療服務。但是,芯片短缺的確可能使飛利浦無法制造這些醫療設備。如果汽車工廠會因為沒有芯片而倒閉,那么醫療設備制造公司也可能發生同樣的情況。

8月16日,全球數字健康和睡眠呼吸暫停治療的領先企業ResMed(瑞思邁)推出了全新睡眠呼吸暫停機AirSense 11。在此前的財務會議上,ResMed首席執行官 Mick Farrell曾表示,由于此前飛利浦大量召回CPAP給呼吸機市場留下了空白,呼吸機的需求增加,ResMed正努力完全填補這一缺口。

但是,實際情況似乎并不盡人意。

對此,Mick Farrell表示,飛利浦呼吸機的召回創造了需求,但全球芯片短缺限制了制造設備的速度。ResMed 將無法填補這種情況造成的整個供應缺口。這是供應鏈受限,而不是需求受限。Mick Farrell 還特別致電芯片供應商,希望能優先考慮他們的部分供應鏈。

兩大巨頭械企尚且因為芯片短缺而不得不縮減產量,更不要說其他中小醫療設備制造商。

AHRMM (美國醫療資源材料管理協會)供應鏈高級主管 Mike Schiller 表示,由于半導體短缺,醫院也面臨著長時間的訂單延遲。席勒告訴《華爾街日報》,一些成員報告稱,新的 CT 掃描儀、除顫器和遙測監視器的安裝延遲了數月之久。

誰在布局?

ADI在健康領域有醫療影像與監護、醫療級可穿戴設備、體外診斷三大核心布局。在醫療健康領域,ADI的芯片服務了醫療影像(如CT、超聲)、監護儀、體外診斷設備以及可穿戴產品,涵蓋了大多數需要數據轉換和信號處理的醫療器械產品。從預防、診斷、治療再到疾病管理,ADI的技術產品幾乎涵蓋了整個診療的流程。

在預防領域,ADI的芯片產品多用在消費級可穿戴產品,健康或者亞健康人群佩戴手環、手表來監測體征信號,進而干預指導日常生活;在診斷領域,ADI的芯片產品已經用在醫療影像、體外診斷、體征信號檢測等場景;在治療領域,ADI的芯片產品主要用在監護方面,包括ICU的監護以及外科手術設備等;在慢病管理方面,ADI的技術產品貫穿整個慢病管理的流程,為客戶提供服務。

ST意法半導體的產品也在醫療領域有著較為廣泛的應用。在醫療電子設備,例如監護設備、檢測設備上都可以找到ST的MCU產品。尤其在便攜式醫療和個人醫護產品中,例如紅外體溫器,血糖血氧儀,血壓計,ECG等產品。

ST的STM32L(超低功耗系列),STM32F4以及STM32H7系列高性能MCU產品是意法半導體布局醫療電子產品的主流方案。另外,針對醫療電子設備的不同要求,ST的MEMS產品部門可以提供用于檢測運動的運動傳感器、監測環境的環境傳感器、收集聲音的硅麥克風以及用于微控制的執行器。這些產品經常被用在醫療機器人、患者監護、遠程醫療以及便攜式醫療產品上。

此前,NVIDIA跟通用電氣(GE)也宣布一項合作,NVIDIA的AI芯片將導入通用旗下GE Healthcare全球50萬臺醫療檢測儀器中,加速醫療數據處理、分析,讓醫生在進行診斷時達成更高的準確率。同時,英偉達也在布局AI健康領域。希望通過軟件的創新賦能醫療設備,在硬件端產生智能設備,同時英偉達配置軟件開發的SDK,這意味著將來醫療設備可以利用人工智能技術隨時隨地的計算。

早前,聯發科發布了業界首款智能健康方案——MediaTek Sensio,并且發布了首款六合一的智能健康芯片 MT6381,60 秒即可測量用戶心率、心率變異、血壓趨勢、血氧飽和度、心電圖、光體積脈搏圖等 6 項生理數據。