超低噪声混合信号芯片 助力医疗CT性能显著提升

作为西门子新型Stellar CT光探测器模块的组成部分，奥地利微电子的ASIC可捕捉并数字化病人身体的图像。它在一个层叠骰子型(3D集成式)配置结构内，将一个高分辨率光电二极管同一个低噪声模数转换器(ADC)整合在了一起。

新型ASIC是奥地利微电子和西门子的合作成果，这项合作开始于2005年，旨在根据肿瘤学家和其他医疗专业人员的需求，生产新一代光探测器模块，并从根本上提升性能。

医疗专业人员对新型CT设备有两项关键要求：
· 更高分辨率的图像，对病人状况实现更精确的诊断

· 更低的X射线剂量，在病人接受扫描时降低其健康风险

该ASIC产品实现了模拟传感器的性能突破，大幅降低了光电二极管和ADC之间敏感模拟信号的噪声。为了实现如此显著的性能提升，这项ASIC开发项目借鉴了奥地利微电子产品的众多性能。其中包括：
· 独有的奥地利微电子知识产权(IP)。创新型两级ADC消除了在许多ADC工作过程中所需的间隔时间，因此能够采样完整的输入信号。这可以实现最大化的线性输出。
· 精密的增益和偏移校正，可以由广泛的动态光学输入产生高精准输出。
· 对晶体管特性进行微调来实现最小噪声。该ASIC硬模由位于奥地利格拉茨的奥地利微电子晶圆工厂生产，公司专业的生产流程为该产品的电路设计带来诸多帮助。
· 通过应用新制造工艺来实现混合信号产品的3D集成。奥地利微电子采用层叠骰子式技术，集成了光探测器和ADC，用一个250µm硅通孔来取代上一代探测器模块中从传感器到ADC的板级长轨道。这可以帮助西门子减小噪声和串扰对敏感模拟信号的影响。

奥地利微电子ASIC在线性、降低噪声和速度方面都得到了显著提高，新型Stellar光探测器相较于它所替代的前代产品，性能上得到显著改善。
· 同传统探测器相比，低剂量扫描中的噪声降低了20%
· 图片分辨率达到0.5mm，比传统探测器改善了0.3mm
· 动态范围扩展，支持低剂量扫描的更广泛应用
· 标准功耗从1,000W降低至300W。
这也减少了废热生成，进一步提升了信号质量和图像分辨率。

西门子医疗业务部表示，在Stellar探测器中“针对CT应用，西门子首创了在专用集成电路(ASIC)中集成光电二极管和ADC，从而缩短了信号路径。该新型ASIC的功耗降低了85%，散热更少，进一步减小了电子噪声。”

奥地利微电子工业医疗部市场总监Michael Leitner称：“性能实现突破的新型ASIC的成功交付需要与客户的紧密合作和沟通。奥地利微电子于2005年开始与西门子合作，共同研究Stellar探测器项目。我们对高端医疗应用要求及西门子具体需求的理解，共同促成了ASIC的成功交付。奥地利微电子的这款应用于Stellar探测器的新品目前正在出货。”