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国产芯片迎突破 帧观德芯成功设计首款CT机专用ADC芯片

发布时间:2019-09-09

日前,深圳帧观德芯成功设计出国内首款CT机专用128路20比特电流信号模数转换芯片(ADC)。该芯片打破了国际半导体大厂对高性能CT机专用ADC市场的垄断,有望为国产CT机系统厂商提供一个可靠而经济的国内芯片供应选择。

包括光电二极管(PD)和ADC在内的CT机探测器模块是CT机系统的一个核心与关键部件,其市场一直以来都为欧美和日本半导体大厂所垄断。国际供应商对该模块的垄断导致了CT机探测器模块的价格一直居高不下。当代CT机系统需要的信号通道数是数万到数十万个(256排), CT机系统集成厂商花在探测器模块的成本高达几万到几十万美元。高昂的探测器成本极大的影响了国内CT机厂商的利润空间,阻碍了国产CT机厂商的发展与壮大。

深圳帧观德芯自从成立之初,就立志成为世界医疗半导体领域的领导者,瞄准了医疗半导体领域的技术制高点,成功地开发了新一代X光成像技术的探测芯片,应用在高分辨率、大面积成像的光子计数乳腺机上,实现了关键技术的重大突破,并可以拓展到CT DSA等多个其他应用。目前公司在CT机探测器光电二极管(PD)和信号处理ADC两个技术方向进一步实现了技术突破。

128路20比特CT机专用信号处理ADC芯片满足了适合现代CT机要求的众多技术特点:多通道信号处理能力,高采样频率,低噪声和高分辨率。128路输入,10Ksps采样频率和20比特的输出达到了国际一线ADC芯片供应商的设计指标。该芯片开创性的采用了混合构型模数转换器(ADC)相级联的结构,在信号处理链第一级使用了128个一阶sigma-delta模数转换器对128路输入进行高比特位的模数转换,以有效增加芯片可处理输入信号的动态范围;第二级采用了两个64选1的多路复用器(MUX)和两个逐次逼近模数转换器(SARADC)依次对128路输入信号的低比特位进行模数转换,实现输入的高精度采样。为了支持实时传输高达每秒50M比特的数据,该芯片采用了适合高速数据传输的LVDS数据接口,可以高速可靠的将数据发送到负责数据后处理的CT机可编程逻辑阵列(FPGA)控制器中。

该ADC芯片的典型应用示意如图1所示,其通过128路输入端口,可以连接CT机的128个光电二极管探测器,并通过SPI接口和高速LVDS接口与CT机控制单元实现时钟与数据的交互通讯。因为创新性的采用了混合构型模数转换器(ADC)相级联的芯片架构,该ADC芯片实现了分辨率,线性度与功耗的最佳平衡。在达到类似国际大厂的分辨率与线性度等设计指标的基础上,还实现了功耗的优化,其平均信道通路的功耗相对于竞争对手4mW/通路的指标,取得突破性进展,实现了近50%的降低。

 

(图1. 深圳帧观德芯科技自主开发的第一代128路CT探测器专用信号处理芯片典型应用示意图。) 

在CT机专用ADC芯片设计成功的基础上,深圳帧观德芯将继续投入技术力量,对该芯片实现进一步的升级优化与测试验证,以期达到24比特的分辨率和25ksps的采样频率,并争取早日投放市场。同时,CT用光电二极管(PD)的技术设计也接近完成,将于近期投入加工生产。完全由深圳帧观德芯自主开发与生产的CT机探测器模块必将为国内CT机系统厂商带来福音,实现该关键模块可靠而低成本的国内供应。

 


 

 

 
 
 

帧观德芯:一家基于自主知识产权的新一代面阵式光子计数X光探测器及其整机系统的研发、生产、销售和服务为一体的创新驱动型科技企业。致力于光子计数X光探测器技术的创新突破,加速高质量、低成本医疗的普及。

 

 

 

 

 

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