源頭技術自主可控，國產高端醫療設備不再“芯荒”
全球缺芯風暴持續蔓延。據高盛一項分析報告顯示，全球鋼鐵業、混凝土生產、啤酒甚至肥皂製造業等多達169個行業均在一定程度上受芯片短缺衝擊，多家知名廠商因芯片供應不足被迫減產甚至停擺。
各行各業紛紛“造芯”自救。5月13日，聯影集團於2021 CMEF（中國國際醫療器械博覽會）上重磅發佈首款高端醫學影像專用“中國芯”，一舉填補我國在高端醫學影像設備自研專用芯片領域的空白，並在關鍵技術指標上實現了國際領先。這一芯片的誕生，有望打破中國高端醫療裝備芯片大量依賴進口的局面，也標誌着國產高端醫療裝備行業已構建起“整機系統-核心部件-底層元器件”全鏈自主可控的垂直創新體系，為產業突圍、推動中國邁向製造強國提供了堅實的技術保障。
首款高端醫學影像專用“中國芯”
攻堅金字塔“塔尖”
作為核心技術中的核心，醫療芯片是設備系統性能實現躍升的關鍵源頭技術，一直以來是我國高端醫療裝備行業亟需攻克的技術堡壘，也是行業的“塔尖之爭”。隨着全球晶圓產能持續緊張，芯片價格不斷上漲，實現醫療芯片自主研發，更是成為確保產業鏈安全，促進產業升級發展的燃眉之急。
2019年， 聯影集團成立上海聯影微電子科技有限公司，攻堅全線高端醫療設備定製化芯片的設計研發。歷時兩年半，首款芯片研發成功並投入量產。
據聯影微電子首席執行官劉悦介紹，芯片代表了人類製造最精密的工藝，研發難度極高。以這款PET-CT專用芯片為例，需要在指甲蓋大的芯片上集成近十億隻晶體管，以每秒上百萬次的速度對微弱電信號進行採樣、放大，並將電信號轉化為計算機可處理的數字信號。一行代碼寫錯或一根電路搭錯，芯片性能指標就無法實現。通常，一塊醫療芯片從設計到誕生需要近百人的研發團隊耗時5年以上。不僅如此，不同於行業常用的通用芯片，聯影微電子研發的是針對高端醫療設備系統需求的定製化ASIC芯片，不僅涉及芯片研發技術，還需要深度掌握醫療設備關鍵部件原理及跨學科技術知識，與設備整機研發團隊緊密配合協同，才能保證集成芯片後整機性能最大程度提升。
“人才是科技創新的關鍵。我們建立了一支具有豐富芯片設計研發經驗的人才團隊，90%以上為碩士博士。”劉悦説，“同時，得益於聯影醫療實現了PET-CT整機的自主研發，已掌握設備的核心技術，並對芯片研發技術有充分理解。整機與芯片兩支團隊可以形成緊密無縫的高效合作。這是我們得天獨厚的優勢。”
據劉悦介紹，這款芯片進行了一系列技術創新：“我們在1塊芯片上集成了智能校正、温控監測、數據傳輸、能量與時間測定等以往16塊芯片才有的功能，確保可以捕捉並甄別最微弱的信號並降低干擾。此外，我們還實現了業界最密採樣通道，並將單位時間內單個通道信號處理能力提升到業界前所未有的10兆級，相較基於傳統通用芯片設計的電路處理能力提升了10倍。有了算力加持，可以保障系統在極寬的示蹤劑劑量範圍內能夠精確、有效地檢測到人體發出的輻射事例。”
賦能重疾早篩早診
芯片性能的提升帶來了設備性能跨越式升級，並最終惠及臨牀患者。
搭載“中國芯”，聯影PET-CT系統性能首次突破200皮秒技術“拐點”，實現業界最高時間分辨率190皮秒級
集成了這一芯片的PET-CT首次達到行業最佳TOF時間分辨率——190皮秒級。“TOF時間分辨率是衡量PET-CT關鍵性能指標，也是業界長期以來追求突破的核心技術方向。TOF數值越小，定位越精準，圖像質量越高。並且，芯片帶來的性能指標和集成度的提升，還有助於全方位優化設備的性能。”上海聯影醫療科技股份有限公司分子影像事業部總裁王超介紹説：“1皮秒相當於一萬億分之1秒，在‘中國芯’的強力驅動下，PET-CT系統性能首次突破200皮秒技術‘拐點’，使系統的綜合性能有了飛躍式提升，從而大幅改善臨牀圖像的清晰度、對比度和定量準確性。”
他介紹説，圖像質量的提升可有效幫助醫生精準診斷。例如醫生可以發現更早期原位癌，更早為患者提供診斷治療；在精微的腦部影像上，更高清的圖像有助於更早期發現阿爾茲海默症、帕金森症等神經退行性疾病。不僅如此，系統還可更精準地評估PD-1、靶向藥以及化療等不同腫瘤治療手段的效果，推動癌症個性化精準治療。此外，實現190皮秒級的跨越，還可縮短患者掃描時間，降低患者輻射劑量，讓患者掃描更高效安全。
助力產業鏈自主可控
在分子影像專用芯片之外，聯影還在研發全線醫學影像設備的專用芯片，已承擔國家科技部十三五“數字診療裝備研發重點專項CT/DR探測器專用集成電路研發”項目，並且與產業上下游協同攻堅，從無到有培育出一條貫穿“設計-製造-封裝-測試”全流程的醫療芯片產業鏈。“芯片是信息化時代的科技制高點，是驅動高端醫療裝備智能升級的關鍵。目前，聯影微電子還在全力攻關醫療人工智能芯片、智能可穿戴醫療芯片，為進一步賦能大健康產業發展，助力關鍵技術與產業鏈自主可控貢獻力量。”劉悦説。
聯影集團董事長薛敏表示：“聯影自成立起就堅定走自主創新道路：全線覆蓋、掌握全部核心技術、對標國際頂尖水準。十年來，我們實現了高端醫學影像設備國產化和核心部件自主研發。隨着首款‘中國芯’誕生，聯影正式建成了從整機系統到核心部件、再到底層元器件的全鏈條垂直創新體系。在創新鏈自主可控的基礎上，聯影將繼續深化與政產學研醫各界力量融合創新，推動國產高端醫療裝備全產業鏈自主可控、臨牀與科研大設施自主可控、重大醫學攻關與創新能力自主可控，積極助力‘健康中國’建設。”