ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
ECF26 infobanner

IN FOCUS

AI-agentit tuovat älykkään automaation piirien ja piirilevyjen suunnitteluun

Puolijohde- ja piirilevysuunnittelun seuraavaa vaihetta määrittävät kaksi rinnakkaista tavoitetta. Ensinnäkin halutaan kasvattaa suunnittelutyökalujen suorituskykyä. Lisäksi on tärkeää parantaa suunnittelijoiden tuottavuutta.

Lue lisää...

ETNtv

 
ECF25 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan
  • Aku Wilenius, CN Rood
  • Tiitus Aho, Tria Technologies
  • Joe Hill, Digi International
  • Timo Poikonen, congatec
  • ECF25 panel
ECF24 videos
  • Timo Poikonen, congatec
  • Petri Sutela, Testhouse Nordic
  • Tomi Engdahl, CVG Convergens
  • Henrik Petersen, Adlink Technology
  • Dan Still , CSC
  • Aleksi Kallio, CSC
  • Antti Tolvanen, Etteplan
ECF23 videos
  • Milan Piskla & David Gustafik, Ciklum
  • Jarno Ahlström, Check Point Software
  • Tiitus Aho, Avnet Embedded
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Pasi Suhonen, Rohde & Schwarz
  • Joachim Preissner, Analog Devices
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Xiphera
  • Sigurd Hellesvik, Nordic Semiconductor
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Andrea J. Beuter, Real-Time Systems
  • Ronald Singh, Digi International
  • Pertti Jalasvirta, CyberWatch Finland
ECF19 videos
  • Julius Kaluzevicius, Rutronik.com
  • Carsten Kindler, Altium
  • Tino Pyssysalo, Qt Company
  • Timo Poikonen, congatec
  • Wolfgang Meier, Data-Modul
  • Ronald Singh, Digi International
  • Bobby Vale, Advantech
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Zach Shelby, Arm VP of Developers
ECF18 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan CTO
  • Heikki Ailisto, VTT
  • Lauri Koskinen, Minima Processor CTO
  • Tim Jensen, Avnet Integrated
  • Antti Löytynoja, Mathworks
  • Ilmari Veijola, Siemens

ETN

TMSNet  advertisement
ETNdigi
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Share on Facebook Share on Twitter Share on LinkedIn

TECHNICAL ARTICLES

Puettavat lääkintälaitteet edellyttävät parempia järjestelmäpiirejä

Tietoja
Kirjoittanut Veijo Ojanperä
Julkaistu: 13.10.2025
  • Devices
  • Embedded

ETN - Technical articlePuettavat lääkintälaitteet kasvattavat markkinoitaan nopeasti, kun uudet laitteet mullistavat terveyden seurantaa, lääkehoitoa ja terapiaa. Seuraavan sukupolven ratkaisut kuten vaikkapa jatkuvatoimiset glukoosimittarit asettavat tiukkoja vaatimuksia sulautettujen järjestelmäpiirien (SoC) kehitykselle. Mutta millaisia innovaatioita SoC-suunnittelu edellyttää, jotta puettavista lääkintäsovelluksista saadaan entistä tarkempia, pienempiä, tehokkaampia ja turvallisempia?

Artikkelin kirjoittaja Brian Blum työskentelee tuotemarkkinoinnin päällikkönä Silicon Labsilla.

Global Market Insights arvioi puettavien lääkintälaitteiden markkinoiden kasvavan viime vuoden 120,1 miljardista dollarista 543,9 miljardiin dollariin vuoteen 2034 mennessä. Kasvun veturina toimivat uuden sukupolven reguloidut lääkintälaitteet, joiden tehtävänä on tarjota kriittistä ja tarkkaa dataa diagnostiikkaa ja hoitoa varten. Näihin eivät kuulu sääntelyn ulkopuolella olevat aktiivisuusrannekkeet. Sydämentahdistimet, hengitysmonitorit ja jatkuvatoimiset glukoosimittarit (CGM) ovat tämän kehityksen kärjessä.

Lisääntyvä kiinnostus edistyneitä laitteita kohtaan asettaa valmistajille paineita toimittaa samanaikaisesti entistä tehokkaampia ja käyttäjälle huomaamattomampia ratkaisuja. Uuden sukupolven puettaville lääkintälaitteille asetettuja keskeisiä suunnittelutavoitteita ovat:

  • Parantunut suorituskyky ja tarkkuus: Suuri tarkkuus datankeruussa ja analyysissä.
  • Laaja käytettävyys: Mahdollisuus suorittaa vaativia toimintoja ja analyysejä suoraan laitteella.
  • Pieni koko: Käyttäjäystävällinen muotoilu, joka parantaa potilaan mukavuutta ja laitteen kytkettävyyttä.
  • Hyvä paristonkesto: Pitkä käyttöikä jatkuvassa monitoroinnissa ja pitkä latausväli.
  • Parantunut turvallisuus: Kestävä tietoturva, joka täyttää säädetyt standardit ja turvaa potilaan yksityisyyden.

Näiden tavoitteiden saavuttaminen vaatii innovaatioita useilla osa-alueilla – energiatehokkuudesta prosessinhallintaan ja älykkääseen kotelointiin – jotta seuraavan sukupolven komponentteja voidaan kehittää näihin elämää muuttaviin laitteisiin.

SoC-tuotekehitys jatkuvan glukoosimittauksen tapauksessa

Jatkuvatoimisen glukoosimittauksen kehityspolku havainnollistaa, millaisia vaatimuksia puettavat lääkintälaitteet asettavat SoC-piirien suunnittelulle.

Vuosikymmenten ajan diabetes pidettiin hallinnassa ottamalla säännöllisesti verikoe sormenpäästä. Kannettavien glukoosimittarien käyttöönotto oli merkittävä edistysaskel, vaikka ne tarjosivat tietoa vain yksittäisestä mittaushetkestä.

Nykyiset CGM-laitteet edustavat valtavaa harppausta kehityksessä. Iholle kiinnitetty pieni litteä laite, jossa on ihon alle asetettu mikroanturi, mittaa jatkuvasti verensokeritasoja (kuva 1). Reaaliaikaisen datavirran avulla muodostuu monipuolinen kuva sokeritason vaihtelusta ja trendeistä, mikä auttaa potilasta tekemään korjaavia toimenpiteitä jo ennen oireiden ilmenemistä.

Uusimmat mallit on varustettu mukavuutta lisäävillä ominaisuuksilla, kuten älypuhelinyhteydellä ja potilaskohtaisilla hälytyksillä, jotka parantavat käyttäjäkokemusta ja mahdollistavat terveydentilan laajan seurannan.

Kuva 1. Tyypillinen jatkuvan sokerimittauksen laitteisto (Lähde: Halfpoint Images / Getty).

Pyrkimys potilaan käyttömukavuuden ja hoitovasteen parantamiseen vauhdittaa uuden sukupolven laiteinnovaatioita. Potilaat ja terveydenhuoltoalan toimijat haluavat nyt laitteita, jotka ovat entistä pienempiä, pitkäikäisempiä ja kykenevät tuottamaan monipuolisempaa analytiikkaa. Tämä edellyttää kehittyneitä SoC-ratkaisuja.

SoC-suunnittelun innovaatioita

Seuraavan sukupolven puettavat lääkintäsovellukset vaativat läpimurtoja SoC-suunnittelussa useilla alueilla:

  1. Prosessi- ja muistitekniikan kehitys:
    Laitteistopohjaisen tekoälyn ja koneoppimiskiihdyttimien integrointi mikro-ohjaimiin on yhä tärkeämpää. Yhdessä kasvaneen RAM- ja Flash-muistin kanssa nämä mahdollistavat monimutkaisempien algoritmien ja paikallisen data-analytiikan hyödyntämisen. Tulevaisuuden CGM-laitteet voivat analysoida trendejä, ennakoida sokeritasojen kehitystä ja antaa käyttäjäkohtaisia hälytyksiä – kaikki suoraan laitteessa. Tämä niin sanottu edge-laskenta pienentää viivettä ja vähentää riippuvuutta ulkoisista komponenteista, jolloin laitteista tulee autonomisempia ja responsiivisempia.
  2. Tehokas analogia-digitaalimuunnos:
    Lääkintälaitteissa tarkkuus on kriittistä. SoC-piireihin on jo integroitu 12–14-bittisiä AD-muuntimia, mutta teollisuus siirtyy yhä useammin 16-bittisiin ratkaisuihin. Pelkkien bittimäärien sijaan suunnittelijoiden on tarkasteltava efektiivistä bittimäärää (ENOB), joka kuvaa todellista resoluutiota käytännön olosuhteissa. Mitä suurempi ENOB, sitä luotettavampi anturidata – ja sitä parempi lääketieteellinen päätöksenteko.
  3. Mahdollisimman pieni tehonkulutus:
    Paristonkesto on ratkaisevan tärkeää puettavissa laitteissa. Potilaat haluavat laitteen, jota voi käyttää viikkoja ilman latausta. Suunnittelijat vastaavat tähän haasteeseen esimerkiksi integroimalla jännitettä nostavia DC–DC-muuntimia, jotka mahdollistavat toiminnan laajalla jännitealueella ja useilla paristotyypeillä. Tämä tuo joustavuutta ja mahdollistaa kompaktit, mutta suorituskykyiset ratkaisut.
  4. Edistyksellinen liitettävyys:
    Useimmat puettavat lääkintälaitteet käyttävät pienienergistä Bluetooth-yhteyttä (Bluetooth LE). Ihmiskeho kuitenkin heikentää radiosignaaleja imeytymisen ja heijastuksen vuoksi. Tämän vuoksi SoC-valmistajat ovat keskittyneet radioherkkyyden parantamiseen: mitä herkempi radio, sitä vähemmän tehoa tarvitaan, mikä pidentää pariston käyttöikää ja varmistaa luotettavan yhteyden esimerkiksi älypuhelimeen.
  5. Koteloinnin kutistaminen:
    Pienikokoisuus on ratkaisevaa puettavissa sovelluksissa. Uudet pakkaustekniikat, kuten wafer-level chip-scale packaging (WLCSP), pienentävät piirien vaatimaa tilaa tinkimättä suorituskyvystä tai energiatehokkuudesta. Tämä mahdollistaa entistä huomaamattomampien ja käyttäjäystävällisempien laitteiden kehittämisen.

Kuva 2. Langaton SoC-tuoteperhe EFR32BG29 on Silicon Labsin ratkaisu kehittyneisiin puettaviin lääkintäsovelluksiin (Lähde: Silicon Labs).

Integroidun terveystekniikan tulevaisuus

Sulautettujen SoC-ratkaisujen innovaatiot ovat avainasemassa uuden sukupolven puettavien lääkintälaitteiden kehityksessä. Ne tekevät laitteista entistä suorituskykyisempiä ja muuttavat perusteellisesti tapaa, jolla potilaat hallitsevat terveyttään.

Pidemmällä aikavälillä nämä edistysaskeleet voivat johtaa useiden laitteiden toimintojen yhdistymiseen. Esimerkiksi jatkuvatoiminen glukoosimittari ja insuliinipumppu toimivat nykyisin erillään, mutta tulevaisuudessa ne saattavat olla integroituna samalle piirille, muodostaen suljetun ja älykkään järjestelmän diabeteksen hallintaan.

Tämä dynaaminen markkina murtaa raja-aitoja puolijohdesuunnittelussa. Seuraavan sukupolven puettavat lääkintälaitteet eivät enää pelkästään seuraa terveydentilaa – ne tarjoavat potilaille ja kliinikoille näkemyksiä ja mukavuutta tasolla, joka oli aiemmin mahdollista vain tieteisfiktiossa.

Tämän kehityksen mahdollistaa pienikokoinen, mutta tehokas sulautettu järjestelmäpiiri.

 

MORE NEWS

230-kerroksinen NAND yltää jo 4,8 gigabittiin sekunnissa

Kioxia on aloittanut yhdeksännen sukupolven BiCS Flash -muistien näytetoimitukset. Uusi 1 terabitin TLC-piiri yltää 4,8 gigabitin sekuntinopeuteen NAND-rajapinnassa.

Yksi kehitysympäristö tukee jo puolta maailman mikro-ohjaimista

Sulautettujen järjestelmien kehittäjän työkalupakki voi olla melkoinen kokoelma eri valmistajien ohjelmistoja. MIKROE yrittää ratkaista ongelman toisella tavalla. Sen NECTO Studio -kehitysympäristö tukee nyt yli 10 000 mikro-ohjainta eri valmistajilta.

IoT-laite vaihtaa nyt kännykkäverkosta satelliittiin

Satelliittiyhteys on tulossa osaksi tavallista vähävirtaista IoT-modeemia. Nordic Semiconductorin nRF9151-moduuli tukee sekä LTE-M- ja NB-IoT-mobiiliverkkoja että 3GPP-standardin mukaista NB-NTN-satelliittiyhteyttä, jolloin sama IoT-laite voi vaihtaa verkosta toiseen peiton mukaan.

Älypuhelimen video muuttuu 3D-malliksi minuutissa

NEC on kehittänyt tekoälytekniikan, joka muodostaa tavallisella älypuhelimella tai muulla yleiskameralla kuvatusta videosta yksityiskohtaisen 3D-mallin jopa minuutissa. Tekniikka perustuu Gaussian Splatting -menetelmään, jonka laskentaa NEC on nopeuttanut omalla tekoälyllään.

AI-agentti ottaa piirilevyn suunnittelun haltuun

Cadence tuo agenttisen tekoälyn piirilevyjen ja edistyneiden puolijohdepakkausten suunnitteluun. Uusi AuraStack AI Super Agent ei automatisoi vain yksittäisiä suunnitteluvaiheita, vaan ohjaa koko työnkulkua järjestelmätason suunnittelusta layoutiin, monifysiikka-analyysiin ja lopulliseen verifiointiin.

Auton näyttöä ei enää tarvitse testata kameralla

Autojen näyttöjen ja kameroiden testaus voidaan tehdä jatkossa suoraan nopeiden SerDes-liitäntöjen kautta ilman erillistä kameraa tai visuaalista tarkastusta. Emerson on esitellyt NI-teknologiaan perustuvan modulaarisen testialustan, joka on suunnattu erityisesti autojen näyttö- ja kamerajärjestelmien validointiin.

Ruotsalaistutkijat kavensivat transistorikanavan 25 nanometriin

Atominohuiden puolijohteiden transistorikanavia voidaan kaventaa erittäin pieniksi ilman, että suorituskyky romahtaa. Chalmersin ja Stanfordin tutkijat ovat valmistaneet 2D-transistoreita, joiden kanavan leveys on vain 25 nanometriä.

SSD:stä tulee tekoälyagenttien pitkäkestoinen muisti

Tekoälyagenttien yleistyminen muuttaa myös datakeskusten tallennusarkkitehtuuria. Silicon Motionin mukaan SSD-levyistä on tulossa yhä tärkeämpi osa tekoälypalvelinten muistihierarkiaa, kun agenttien pitää säilyttää kontekstia pitkien ja jatkuvien päättelyketjujen aikana.

Agentit muuttavat PC:n jatkuvasti ajattelevaksi työkaluksi

Qualcomm Technologiesin tuotehallinnan päällikkö Mallika Gattala arvioi, että generatiivisen tekoälyn seuraava suuri harppaus on agenttipohjainen tekoäly. Hänen mukaansa PC on nousemassa keskeiseksi alustaksi, jossa tekoäly ei enää pelkästään vastaa kysymyksiin, vaan työskentelee jatkuvasti käyttäjän rinnalla.

Ilma voi pilata akun jo ennen valmistusta

Sähköautojen seuraavan sukupolven akkukennojen käyttöikä voi alkaa lyhentyä jo ennen kuin itse akkua on valmistettu. Eteläkorealaisen Hanyang Universityn tutkijat havaitsivat, että katodimateriaalin prekursorin altistuminen ilmalle voi synnyttää kemiallisia muutoksia, jotka myöhemmin nopeuttavat akun kapasiteetin heikkenemistä.

Bittium uskoo puolustusbuumin jatkuvan pitkään

Bittiumin vahva kasvu ei yhtiön mukaan ole vain Ukrainan sodan synnyttämä hetkellinen ilmiö. Toimitusjohtaja Petri Toljamo arvioi puolivuosikatsauksen yhteydessä järjestetyssä lehdistötilaisuudessa, että Euroopan puolustusinvestoinnit jatkuvat korkealla tasolla vielä pitkään, vaikka Ukrainaan saataisiin rauha.

Joko taittuvien puhelimien läpimurto alkaa?

Samsungin uusien Galaxy Z -mallien ennakkotilaukset ovat kasvaneet Euroopassa yli 20 prosenttia viime vuodesta. Vaikka taittuvanäyttöiset puhelimet ovat edelleen vain pieni osa koko älypuhelinmarkkinaa, yhtiön mukaan kysyntä on nyt selvästi aiempaa vahvempaa.

Tekoäly tekee nopeuskamerasta monitoimivalvojan

Euroopan teille on tulossa uuden sukupolven nopeusvalvontajärjestelmiä, joissa perinteinen tutka vaihtuu yhä useammin tekoälyä hyödyntävään konenäköön. Samalla nopeuskameroiden tehtävä laajenee pelkästä ylinopeuden mittaamisesta useiden eri liikennerikkomusten automaattiseen tunnistamiseen.

Natriumakku lähestyy litiumionin tasoa

Kiinalaisen Hina Batteryn kaupallinen natriumioniakku yltää valmistuslaadultaan ja useissa suorituskykymittauksissa jo nykyaikaisten litiumioniakkujen tasolle. RWTH Aachenin yliopiston tutkimuksessa analysoitiin 120 sylinterimäistä 10 ampeeritunnin kennoa.

Joensuulainen SeeTrue ratkoo älylasien suurinta ongelmaa

Joensuulainen SeeTrue Technologies on kerännyt 2,2 miljoonan euron rahoituskierroksen. Kierrosta johtaa optiikka- ja fotoniikkajätti ZEISSin sijoitusyhtiö ZEISS Ventures. Rahoituksella SeeTrue aikoo kaupallistaa vähävirtaista silmänseuranta-arkkitehtuuriaan älylaseihin, terveydenhuollon optisiin järjestelmiin ja teollisiin sovelluksiin.

Uusi muististandardi tuo suuret tekoälymallit puhelimeen

Samsungin ja Kioxian julkistamat ensimmäiset UFS 5.0 -flashmuistit kertovat, että mobiiliteollisuus valmistautuu seuraavaan vaiheeseen laitteessa ajettavassa tekoälyssä. Uusi muististandardi lähes kaksinkertaistaa tiedonsiirtonopeuden aiempaan sukupolveen verrattuna ja poistaa yhden keskeisistä pullonkauloista suurten kielimallien suorittamisessa suoraan päätelaitteessa.

Selainkeksi kelpaa rikolliselle paremmin kuin salasana

Selaimen tallentamasta keksistä on tullut kyberrikollisille arvokkaampi saalis kuin salasanasta. NordVPN:n tutkijoiden analysoimissa tietovarkausaineistoissa evästetietoja esiintyi 4,6 kertaa enemmän kuin salasanoja, tiedostoja ja maksukorttitietoja yhteensä.

PCIe 6.0 tuo SSD-levyt AI-palvelimien seuraavaan vauhtiluokkaan

Kioxia on esitellyt ensimmäiset PCIe 6.0 -väylää hyödyntävät yritysluokan SSD-levynsä. Uutuus ei tähtää tavallisiin palvelimiin vaan tekoälyklustereihin, joissa nopea flash-muisti toimii GPU-muistin jatkeena suurten kielimallien ajossa.

Promptit ovat uusi tietoturvariski

Työntekijöiden tekoälyn käyttö on synnyttänyt yritysverkkoihin uudenlaisen tietoturvahaasteen. Verkossa liikkuu yhä enemmän AI-prompteja, autonomisten agenttien kutsuja ja MCP-yhteyksiä, jotka voivat sisältää lähdekoodia, liiketoimintatietoa tai muuta arkaluonteista aineistoa. Perinteiset palomuurit eivät ole osanneet tunnistaa tällaista liikennettä.

Sulautettu linux kertoo itse, mistä se koostuu

Saksalainen Sysgo on julkaissut ELinOS 8 -käyttöjärjestelmän, joka kertoo automaattisesti, mistä sulautetun laitteen ohjelmisto on rakennettu. Uuden version kärki on jokaisessa käännöksessä syntyvä ohjelmiston tuoteseloste eli SBOM.

TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Varateho voi pahentaa datakeskuksen lämpöongelmaa

ETN - Technical articleTekoälypalvelinten kasvava tehotiheys tekee datakeskusten varmistamisesta aiempaa monimutkaisempaa. Ylimääräiset teholähteet voivat parantaa käyttövarmuutta, mutta samalla ne lisäävät lämpökuormaa ja häiritsevät ilmavirtoja. Siksi tehonsyöttö, varmennus ja jäähdytys on suunniteltava yhtenä kokonaisuutena.

Lue lisää...

OPINION

Agentit muuttavat PC:n jatkuvasti ajattelevaksi työkaluksi

Qualcomm Technologiesin tuotehallinnan päällikkö Mallika Gattala arvioi, että generatiivisen tekoälyn seuraava suuri harppaus on agenttipohjainen tekoäly. Hänen mukaansa PC on nousemassa keskeiseksi alustaksi, jossa tekoäly ei enää pelkästään vastaa kysymyksiin, vaan työskentelee jatkuvasti käyttäjän rinnalla.

Lue lisää...

 

LATEST NEWS

  • 230-kerroksinen NAND yltää jo 4,8 gigabittiin sekunnissa
  • Yksi kehitysympäristö tukee jo puolta maailman mikro-ohjaimista
  • IoT-laite vaihtaa nyt kännykkäverkosta satelliittiin
  • Älypuhelimen video muuttuu 3D-malliksi minuutissa
  • AI-agentti ottaa piirilevyn suunnittelun haltuun

NEW PRODUCTS

  • Bluetooth haastaa UWB:n etäisyysmittauksessa
  • 6 watin DC/DC-muunnin mahtuu tuuman koteloon
  • Lisäkortilla 10 megabitin 4G-yhteys IoT-laitteisiin
  • Yksi anturi korvaa neljä mikrokytkintä autossa
  • Murata kutisti 100 voltin autokondensaattorin 0805-kokoon
 
 

Section Tapet