源头技术自主可控，国产高端医疗设备不再“芯荒”

全球缺芯风暴持续蔓延。据高盛一项分析报告显示，全球钢铁业、混凝土生产、啤酒甚至肥皂制造业等多达169个行业均在一定程度上受芯片短缺冲击，多家知名厂商因芯片供应不足被迫减产甚至停摆。

各行各业纷纷“造芯”自救。5月13日，联影集团于2021 CMEF（中国国际医疗器械博览会）上重磅发布首款高端医学影像专用“中国芯”，一举填补我国在高端医学影像设备自研专用芯片领域的空白，并在关键技术指标上实现了国际领先。这一芯片的诞生，有望打破中国高端医疗装备芯片大量依赖进口的局面，也标志着国产高端医疗装备行业已构建起“整机系统-核心部件-底层元器件”全链自主可控的垂直创新体系，为产业突围、推动中国迈向制造强国提供了坚实的技术保障。

首款高端医学影像专用“中国芯”

攻坚金字塔“塔尖”

作为核心技术中的核心，医疗芯片是设备系统性能实现跃升的关键源头技术，一直以来是我国高端医疗装备行业亟需攻克的技术堡垒，也是行业的“塔尖之争”。随着全球晶圆产能持续紧张，芯片价格不断上涨，实现医疗芯片自主研发，更是成为确保产业链安全，促进产业升级发展的燃眉之急。

2019年， 联影集团成立上海联影微电子科技有限公司，攻坚全线高端医疗设备定制化芯片的设计研发。历时两年半，首款芯片研发成功并投入量产。

据联影微电子首席执行官刘悦介绍，芯片代表了人类制造最精密的工艺，研发难度极高。以这款PET-CT专用芯片为例，需要在指甲盖大的芯片上集成近十亿只晶体管，以每秒上百万次的速度对微弱电信号进行采样、放大，并将电信号转化为计算机可处理的数字信号。一行代码写错或一根电路搭错，芯片性能指标就无法实现。通常，一块医疗芯片从设计到诞生需要近百人的研发团队耗时5年以上。不仅如此，不同于行业常用的通用芯片，联影微电子研发的是针对高端医疗设备系统需求的定制化ASIC芯片，不仅涉及芯片研发技术，还需要深度掌握医疗设备关键部件原理及跨学科技术知识，与设备整机研发团队紧密配合协同，才能保证集成芯片后整机性能最大程度提升。

“人才是科技创新的关键。我们建立了一支具有丰富芯片设计研发经验的人才团队，90%以上为硕士博士。”刘悦说，“同时，得益于联影医疗实现了PET-CT整机的自主研发，已掌握设备的核心技术，并对芯片研发技术有充分理解。整机与芯片两支团队可以形成紧密无缝的高效合作。这是我们得天独厚的优势。”

据刘悦介绍，这款芯片进行了一系列技术创新：“我们在1块芯片上集成了智能校正、温控监测、数据传输、能量与时间测定等以往16块芯片才有的功能，确保可以捕捉并甄别最微弱的信号并降低干扰。此外，我们还实现了业界最密采样通道，并将单位时间内单个通道信号处理能力提升到业界前所未有的10兆级，相较基于传统通用芯片设计的电路处理能力提升了10倍。有了算力加持，可以保障系统在极宽的示踪剂剂量范围内能够精确、有效地检测到人体发出的辐射事例。”

赋能重疾早筛早诊

芯片性能的提升带来了设备性能跨越式升级，并最终惠及临床患者。

搭载“中国芯”，联影PET-CT系统性能首次突破200皮秒技术“拐点”，实现业界最高时间分辨率190皮秒级

集成了这一芯片的PET-CT首次达到行业最佳TOF时间分辨率——190皮秒级。“TOF时间分辨率是衡量PET-CT关键性能指标，也是业界长期以来追求突破的核心技术方向。TOF数值越小，定位越精准，图像质量越高。并且，芯片带来的性能指标和集成度的提升，还有助于全方位优化设备的性能。”上海联影医疗科技股份有限公司分子影像事业部总裁王超介绍说：“1皮秒相当于一万亿分之1秒，在‘中国芯’的强力驱动下，PET-CT系统性能首次突破200皮秒技术‘拐点’，使系统的综合性能有了飞跃式提升，从而大幅改善临床图像的清晰度、对比度和定量准确性。”

他介绍说，图像质量的提升可有效帮助医生精准诊断。例如医生可以发现更早期原位癌，更早为患者提供诊断治疗；在精微的脑部影像上，更高清的图像有助于更早期发现阿尔兹海默症、帕金森症等神经退行性疾病。不仅如此，系统还可更精准地评估PD-1、靶向药以及化疗等不同肿瘤治疗手段的效果，推动癌症个性化精准治疗。此外，实现190皮秒级的跨越，还可缩短患者扫描时间，降低患者辐射剂量，让患者扫描更高效安全。

助力产业链自主可控

在分子影像专用芯片之外，联影还在研发全线医学影像设备的专用芯片，已承担国家科技部十三五“数字诊疗装备研发重点专项CT/DR探测器专用集成电路研发”项目，并且与产业上下游协同攻坚，从无到有培育出一条贯穿“设计-制造-封装-测试”全流程的医疗芯片产业链。“芯片是信息化时代的科技制高点，是驱动高端医疗装备智能升级的关键。目前，联影微电子还在全力攻关医疗人工智能芯片、智能可穿戴医疗芯片，为进一步赋能大健康产业发展，助力关键技术与产业链自主可控贡献力量。”刘悦说。

联影集团董事长薛敏表示：“联影自成立起就坚定走自主创新道路：全线覆盖、掌握全部核心技术、对标国际顶尖水准。十年来，我们实现了高端医学影像设备国产化和核心部件自主研发。随着首款‘中国芯’诞生，联影正式建成了从整机系统到核心部件、再到底层元器件的全链条垂直创新体系。在创新链自主可控的基础上，联影将继续深化与政产学研医各界力量融合创新，推动国产高端医疗装备全产业链自主可控、临床与科研大设施自主可控、重大医学攻关与创新能力自主可控，积极助力‘健康中国’建设。”