11月17日，由工業(ye)和(he)信息(xi)化(hua)部、安徽(hui)省(sheng)人民(min)政府共(gong)同舉(ju)辦的(de)“2022世界集成(cheng)電(dian)路(lu)大會”在安徽(hui)省(sheng)合肥市隆(long)重開幕，吸引(yin)全球(qiu)業(ye)界矚目(mu)。安徽(hui)省(sheng)委書記鄭柵潔、省(sheng)長(chang)王清憲、省(sheng)政協主席唐良智、工業(ye)和(he)信息(xi)化(hua)部副(fu)部長(chang)王江平、常務副(fu)省(sheng)長(chang)劉惠、合肥市委書記虞愛(ai)華等國家(jia)(jia)部省(sheng)領(ling)導(dao)出席活(huo)動(dong)，眾多國內外著名專(zhuan)家(jia)(jia)學(xue)者、跨國企業(ye)及(ji)知(zhi)名高校匯聚(ju)一堂。
2022世界(jie)集成電(dian)路大(da)會現場(chang)
大會以“合作才能共贏(ying)”為主題，主要內容包括(kuo)開幕式暨開幕論壇(tan)(tan)、4場高峰(feng)論壇(tan)(tan)、10場主題論壇(tan)(tan)等豐富活動。
安徽省(sheng)委副(fu)書記、省(sheng)長王清憲致辭
國(guo)家(jia)工業和信息(xi)化部黨組(zu)成員、副部長王江平致辭
安(an)徽省(sheng)人民政府副省(sheng)長(chang)何樹山(shan)介(jie)紹出席嘉賓
其(qi)中(zhong)，第十(shi)七屆“中(zhong)國(guo)芯”集成電(dian)路產(chan)(chan)業(ye)促進大會(hui)作為本屆大會(hui)的(de)重磅細分活動之(zhi)一，于當日(ri)下午揭曉本屆“中(zhong)國(guo)芯”優秀(xiu)產(chan)(chan)品(pin)獲獎(jiang)榜(bang)單(dan)。芯海科技(ji)（股票代碼：688595）基于人體成分測(ce)量的(de)高精度生物(wu)傳感AFE芯片(pian) CS1253，在全(quan)國(guo)227家(jia)優秀(xiu)企業(ye)的(de)334款參賽產(chan)(chan)品(pin)中(zhong)脫穎而出(chu)，榮登“中(zhong)國(guo)芯”優秀(xiu)技(ji)術創新產(chan)(chan)品(pin)榜(bang)單(dan)。
CS1253榮(rong)獲第(di)十七屆“中國芯”優秀技術創新產品
“中國(guo)芯(xin)”評(ping)選是(shi)(shi)由(you)國(guo)家(jia)工(gong)信部(bu)指導、中國(guo)電子信息產(chan)業(ye)發展研究院舉辦的行業(ye)權(quan)威活動，自2006年(nian)(nian)成(cheng)立以來，指引(yin)及見證了中國(guo)集(ji)成(cheng)電路產(chan)業(ye)的快速發展。此次芯(xin)海科技CS1253榮獲“中國(guo)芯(xin)”，是(shi)(shi)公司自2007年(nian)(nian)以來累計(ji)第七(qi)次、從2019年(nian)(nian)連續(xu)三(san)屆榮膺(ying)“中國(guo)芯(xin)”。
2022（第十七屆(jie)）中國芯集(ji)成電(dian)路產業促進大會現場
在本(ben)屆大會(hui)上，芯海(hai)科技除了蟬聯(lian)“中國(guo)(guo)芯”之(zhi)外(wai)，還將會(hui)參加(jia)11月18日“2022中國(guo)(guo)半(ban)導體(ti)市(shi)場年會(hui)”，并作相關(guan)專題報(bao)告，屆時(shi)將另(ling)文(wen)詳(xiang)敘。
后文將(jiang)為(wei)您詳(xiang)細介紹(shao)CS1253的技術特征和(he)產品亮點，字數(shu)約計2000字，閱讀約需(xu)4分鐘。
01人體成分構成測量方法
為什么需(xu)要關注人體(ti)成分呢? 我(wo)們知道，通(tong)常(chang)減肥的(de)人會認為減體(ti)重就是減肥。其(qi)實(shi)這(zhe)是個誤區，因(yin)為一(yi)(yi)(yi)樣(yang)(yang)的(de)體(ti)重，卻有不(bu)一(yi)(yi)(yi)樣(yang)(yang)的(de)脂肪含量，其(qi)體(ti)型區別(bie)很大。同時，人體(ti)成分還與身體(ti)健(jian)康息息相關（例如(ru)一(yi)(yi)(yi)些慢(man)性病），因(yin)此越(yue)來越(yue)多人會通(tong)過(guo)持續(xu)監測人體(ti)成分的(de)變化(hua)來指導(dao)飲食、運(yun)動管理，保持身體(ti)的(de)健(jian)康狀態。
人(ren)體(ti)由水(shui)分(fen)(fen)、蛋白質、脂肪(fang)和無(wu)機(ji)鹽組成(cheng)，其(qi)中約70%是水(shui)分(fen)(fen)，阻抗(kang)較小(xiao)，主要(yao)存在(zai)于血(xue)液(ye)、肌肉等。脂肪(fang)導電性差，呈現為高阻抗(kang)，單位體(ti)積中脂肪(fang)含量(liang)越高阻抗(kang)越大(da)。因此，人(ren)體(ti)成(cheng)分(fen)(fen)分(fen)(fen)析可根據人(ren)體(ti)阻抗(kang)的大(da)小(xiao)，測量(liang)和推斷人(ren)體(ti)脂肪(fang)和水(shui)分(fen)(fen)的含量(liang)。
人體(ti)成分的(de)主要構成圖
人體(ti)成(cheng)分分析有MRI (核(he)磁共振成(cheng)像）測(ce)(ce)(ce)(ce)量、DEXA (雙能X線吸收(shou)測(ce)(ce)(ce)(ce)量)、水(shui)中密度測(ce)(ce)(ce)(ce)量、BIA (生物電(dian)阻(zu)(zu)抗測(ce)(ce)(ce)(ce)量）等(deng)多(duo)種方(fang)(fang)法(fa)。綜合比較起來，生物電(dian)阻(zu)(zu)抗法(fa)是(shi)在成(cheng)本，易用性(xing)以(yi)及準確度方(fang)(fang)面(mian)綜合表現比較均衡的方(fang)(fang)法(fa)。
人體成(cheng)分測(ce)量方法(fa)對比表
02生物電阻抗法（BIA）測量原理
生(sheng)(sheng)物(wu)電(dian)(dian)阻抗(kang)法（Bioelectric Impedance Analysis）是一種通過(guo)電(dian)(dian)學方法測量人(ren)體成分(fen)的(de)(de)技術。將微弱的(de)(de)交流(liu)電(dian)(dian)流(liu)信(xin)號輸入人(ren)體時，電(dian)(dian)流(liu)會隨(sui)著電(dian)(dian)阻小、傳導性(xing)能較好的(de)(de)體液流(liu)轉。水分(fen)的(de)(de)多少決定著電(dian)(dian)流(liu)通過(guo)的(de)(de)通路的(de)(de)寬(kuan)窄，這個(ge)可用阻抗(kang)值(zhi)表(biao)示。通過(guo)檢測電(dian)(dian)壓(ya)可以獲得生(sheng)(sheng)物(wu)阻抗(kang)值(zhi)：
生物(wu)阻抗(kang)可以使用復(fu)阻抗(kang)Z=R+jXc表示，其中電(dian)阻R為實部，電(dian)抗(kang)Xc為虛(xu)部。復(fu)阻抗(kang)取模可得：
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BIA設備借助置于體(ti)表的電(dian)極(ji)系統向(xiang)檢測對象輸入微小(xiao)的交(jiao)流(liu)測量(liang)電(dian)流(liu)，準(zhun)確(que)測量(liang)生物(wu)電(dian)阻抗Z后，代入到獲(huo)得科學驗證的算(suan)(suan)法中，計(ji)算(suan)(suan)出主要(yao)人體(ti)成(cheng)分結果。
BIA測量(liang)示意圖
03穿戴設備應用BIA的技術難點
隨著物質(zhi)生活的改(gai)善，人們(men)愈發重(zhong)視通(tong)過持續(xu)的體征監測(ce)來進行健康管(guan)理。但是，市場上用于人體成分(fen)檢(jian)測(ce)的高(gao)性(xing)能設(she)備(bei)（例如智能體脂秤(cheng)、人體成分(fen)分(fen)析儀）通(tong)常體積、重(zhong)量較大，不便于隨身攜帶。
因此，在可穿戴(dai)領域推動生命體征監測的醫療變革(ge)成為(wei)趨勢(shi)。目前(qian)，在智(zhi)能手表、手環等智(zhi)能穿戴(dai)產品中，BIA、PPG、ECG等健(jian)康測量技術不(bu)斷迭代創(chuang)新，可獲得更加精準的人體健(jian)康數據(ju)。
可穿戴設備的人體阻抗測量可簡化成節段模型。IFINGER、IWRIST為激勵電流端，VFINGER、VWRIST為電壓測量端（等效電路見 下文圖片）。穿戴設備產品（例如智能手表）形態一般是測量上肢阻抗。
穿戴(dai)設備BIA示意圖(tu)
穿戴設(she)備(bei)BIA電極示意圖(tu)
人體皮膚(fu)主要有表皮、真皮和(he)皮下組織(zhi)組成。表皮的(de)角質(zhi)(zhi)層(ceng)相(xiang)當于(yu)一層(ceng)很薄的(de)絕(jue)緣層(ceng)，類似(si)電(dian)(dian)容的(de)中間介(jie)質(zhi)(zhi)，真皮和(he)電(dian)(dian)極(ji)片類似(si)電(dian)(dian)容器的(de)兩極(ji)板(ban)。
由于汗(han)腺里(li)有少量離子(zi)通過(guo)，所(suo)以可以把表皮(pi)模擬為漏電(dian)的電(dian)容器，類似(si)電(dian)容Cs和電(dian)阻Rs’的并聯。真(zhen)皮(pi)和皮(pi)下組織可以近似(si)為電(dian)阻Rs，因此實(shi)際的人體(ti)等(deng)效模型會更加復雜(za)化。
接(jie)觸(chu)阻抗等效電路
相較(jiao)人體成分檢(jian)測的其他設備，穿戴設備的特性給應用BIA技(ji)術帶來更(geng)多挑戰。
?電極(ji)采用(yong)干電極(ji)，存在極(ji)化電壓的問題。
?電極接觸面積小，存(cun)在接觸阻抗大的問題，尤其是在低溫、干燥環境下。
?穿(chuan)戴設備體積緊(jin)湊，因此要求BIA電路簡單，且抗干擾能力(li)強。
?穿(chuan)戴設備一(yi)般為消費電(dian)(dian)子產品，因此(ci)要求電(dian)(dian)路功耗低(di)、成本(ben)可控。
04CS1253的產品性能指標
芯(xin)海(hai)科技(ji)CS1253是一款支持(chi)可穿戴設(she)備(bei)的生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)阻抗(kang)測(ce)量(liang)的模擬前端（AFE）芯(xin)片(pian)，結合人體成分(fen)算(suan)法，可以實(shi)現高(gao)精(jing)度的人體成分(fen)分(fen)析(xi)。產品內部集成了生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)阻抗(kang)測(ce)量(liang)電(dian)路（BIM）和高(gao)精(jing)度Sigma-delta ADC信(xin)(xin)號鏈。生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)阻抗(kang)測(ce)量(liang)電(dian)路采用正弦激(ji)勵(li)源，將生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)阻抗(kang)轉(zhuan)化為電(dian)壓(ya)信(xin)(xin)號送到ADC信(xin)(xin)號鏈進行測(ce)量(liang)，可以支持(chi)多(duo)頻率生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)阻抗(kang)測(ce)量(liang)。
CS1253電路框(kuang)圖
CS1253的精準(zhun)度(du)、集成(cheng)度(du)、低功耗、易(yi)用(yong)性等各方面(mian)指標均達到(dao)國際先(xian)進、國內領先(xian)水平(ping)，非常適合于智能穿戴(dai)應用(yong)場景。
準確度
?支(zhi)持接(jie)觸阻抗(kang)測量；
?支持5種激勵(li)源幅度(du)設置；
?內置(zhi)24bit分辨率ADC，輸出(chu)速率10Hz~1280Hz 8檔可調；
?支(zhi)持OTP加載或軟件加載芯片校準值；
?輸入阻(zu)抗>1MΩ@50kHz。
集成度
?支持SPI和IIC數據(ju)通(tong)訊(xun)；
?支(zhi)持IO寬幅電壓(ya)1.8V~3.3V；
?支(zhi)持ECG共用(yong)電極，節省單(dan)板模擬開關；
?外圍電阻內置，減(jian)少單板器件數(shu)量，節(jie)約系統成本。
低功耗
?支持自動狀態機，減少主控干(gan)預；
?FIFO深度達256Samples，最(zui)長支(zhi)持(chi)25.6s喚醒一次@10Hz；
?支持ADC數據通訊中斷方式代(dai)替輪(lun)詢，降(jiang)低功耗(hao)。
易用性
?支持自動狀態(tai)機，無需頻繁(fan)切(qie)換配置；
?支持中斷ADC采集數據(ju)閾值配置，無(wu)需頻繁讀(du)取數據(ju)；
?支持關鍵寄(ji)存器動態(tai)配置，無(wu)需(xu)全部(bu)刷新；
?靈活的時序配置，滿足實際應(ying)用場景。
CS1253參考電(dian)路(lu)
在開發(fa)生(sheng)態(tai)上，CS1253擁有完整的評(ping)估(gu)套件(jian)，硬件(jian)工具、軟件(jian)工具、測量(liang)算(suan)法、開發(fa)文檔及技術(shu)支持等均已準備就緒，方便客戶(hu)評(ping)估(gu)和開發(fa)產(chan)品(pin)，簡化(hua)開發(fa)周期，加快量(liang)產(chan)進程。
EVK上位機軟件
EVK評估板(ban)
長(chang)期(qi)以來(lai)，芯海科技(ji)長(chang)期(qi)深耕健康測量領域，隨(sui)著BIA、PPG、ECG產(chan)(chan)品(pin)序列的逐步豐富，正在(zai)形成系(xi)列化產(chan)(chan)品(pin)組合(he)。
未來，公司仍將憑藉自身(shen)的(de)“模擬信號鏈+MCU”雙平臺(tai)驅(qu)動的(de)技術優勢，持續構(gou)建從芯片到(dao)結構(gou)到(dao)算(suan)法(fa)的(de)系統(tong)工程，賦(fu)能更多智慧(hui)健康(kang)領域的(de)終(zhong)端(duan)品牌客戶打(da)造更強產(chan)品力。