11月17日，由(you)工業和信息(xi)化部、安徽(hui)省(sheng)(sheng)人民政府共同舉辦的“2022世界集成電路大(da)會(hui)”在(zai)安徽(hui)省(sheng)(sheng)合(he)肥(fei)市隆重開幕，吸引全(quan)球業界矚目。安徽(hui)省(sheng)(sheng)委書記(ji)鄭柵潔、省(sheng)(sheng)長王(wang)(wang)清憲、省(sheng)(sheng)政協(xie)主(zhu)席唐良智、工業和信息(xi)化部副部長王(wang)(wang)江平、常務副省(sheng)(sheng)長劉惠(hui)、合(he)肥(fei)市委書記(ji)虞愛(ai)華等國家(jia)部省(sheng)(sheng)領導出(chu)席活動，眾(zhong)多國內外著(zhu)名(ming)專(zhuan)家(jia)學者、跨國企業及(ji)知名(ming)高校匯聚(ju)一堂。
2022世(shi)界(jie)集成電路大會現場
大會以“合作才能共贏”為主題(ti)，主要內容包括開幕式(shi)暨開幕論壇、4場(chang)(chang)高(gao)峰論壇、10場(chang)(chang)主題(ti)論壇等(deng)豐富(fu)活動。
安徽省(sheng)委副書(shu)記、省(sheng)長王清憲致(zhi)辭
國家工業和信(xin)息(xi)化(hua)部黨組成(cheng)員、副部長王江(jiang)平致辭
安(an)徽省人民政府副(fu)省長(chang)何樹山介紹出席嘉賓
其(qi)中(zhong)，第十七屆(jie)“中(zhong)國芯(xin)”集成電(dian)路產業促進大會(hui)作為本屆(jie)大會(hui)的(de)重(zhong)磅細分活動之一，于當日下(xia)午揭曉本屆(jie)“中(zhong)國芯(xin)”優秀(xiu)產品(pin)獲獎榜(bang)(bang)單。芯(xin)海科技（股票代碼：688595）基于人(ren)體成分測量的(de)高精(jing)度生(sheng)物傳(chuan)感(gan)AFE芯(xin)片(pian) CS1253，在全國227家優秀(xiu)企業的(de)334款參(can)賽產品(pin)中(zhong)脫(tuo)穎而(er)出，榮(rong)登“中(zhong)國芯(xin)”優秀(xiu)技術(shu)創新產品(pin)榜(bang)(bang)單。
CS1253榮獲第(di)十(shi)七屆“中國芯”優(you)秀技術創新產品
“中(zhong)國芯(xin)”評選(xuan)是由國家工信(xin)部指導、中(zhong)國電子(zi)信(xin)息產業發展研究院(yuan)舉辦(ban)的行業權威(wei)活動，自(zi)(zi)2006年(nian)成立(li)以來(lai)，指引及見(jian)證了(le)中(zhong)國集成電路產業的快速發展。此次(ci)芯(xin)海科技CS1253榮(rong)獲“中(zhong)國芯(xin)”，是公司自(zi)(zi)2007年(nian)以來(lai)累(lei)計第七次(ci)、從(cong)2019年(nian)連續三屆榮(rong)膺(ying)“中(zhong)國芯(xin)”。
2022（第十七屆）中國芯集成(cheng)電路(lu)產業促(cu)進(jin)大(da)會現場
在本屆大會上，芯(xin)海科技除了蟬聯(lian)“中國芯(xin)”之(zhi)外，還將(jiang)會參加11月18日(ri)“2022中國半導體市場年(nian)會”，并作相(xiang)關專題(ti)報告，屆時將(jiang)另文詳敘。
后文(wen)將為(wei)您詳細(xi)介(jie)紹CS1253的技術(shu)特征和產品亮點，字數約計2000字，閱讀約需(xu)4分鐘。
01人體成分構成測量方法
為什么需要關注(zhu)人體(ti)(ti)成(cheng)分(fen)呢(ni)? 我們知(zhi)道，通(tong)常減(jian)肥(fei)的人會認為減(jian)體(ti)(ti)重就是(shi)減(jian)肥(fei)。其實(shi)這是(shi)個誤區(qu)，因為一(yi)樣的體(ti)(ti)重，卻有不一(yi)樣的脂肪含(han)量，其體(ti)(ti)型(xing)區(qu)別很大(da)。同時，人體(ti)(ti)成(cheng)分(fen)還與身體(ti)(ti)健康息(xi)息(xi)相關（例(li)如一(yi)些慢(man)性病），因此越(yue)來越(yue)多人會通(tong)過(guo)持(chi)續監測人體(ti)(ti)成(cheng)分(fen)的變化來指導飲食、運動管理，保(bao)持(chi)身體(ti)(ti)的健康狀態。
人(ren)(ren)體由(you)水分(fen)、蛋白質(zhi)、脂(zhi)肪和(he)無機鹽組成(cheng)，其中約70%是水分(fen)，阻(zu)(zu)抗較小，主要存在于(yu)血液、肌肉等。脂(zhi)肪導(dao)電(dian)性差(cha)，呈現(xian)為(wei)高(gao)(gao)阻(zu)(zu)抗，單位(wei)體積中脂(zhi)肪含量越(yue)高(gao)(gao)阻(zu)(zu)抗越(yue)大。因此，人(ren)(ren)體成(cheng)分(fen)分(fen)析可根據人(ren)(ren)體阻(zu)(zu)抗的大小，測量和(he)推斷人(ren)(ren)體脂(zhi)肪和(he)水分(fen)的含量。
人(ren)體成(cheng)(cheng)分的主要(yao)構成(cheng)(cheng)圖
人體(ti)成分分析有(you)MRI (核(he)磁共振成像）測量、DEXA (雙(shuang)能X線吸收(shou)測量)、水中(zhong)密(mi)度測量、BIA (生物電(dian)(dian)阻(zu)抗測量）等多種方法。綜合(he)比較起來，生物電(dian)(dian)阻(zu)抗法是在成本，易用性以及準確度方面綜合(he)表(biao)現(xian)比較均衡的方法。
人體成分測量方(fang)法對比表
02生物電阻抗法（BIA）測量原理
生(sheng)物電阻抗(kang)法（Bioelectric Impedance Analysis）是一種通(tong)過電學方法測量人體(ti)(ti)成分的技術。將微弱的交流(liu)(liu)電流(liu)(liu)信號輸(shu)入人體(ti)(ti)時，電流(liu)(liu)會(hui)隨著(zhu)電阻小、傳導性能較好的體(ti)(ti)液流(liu)(liu)轉。水分的多少決定著(zhu)電流(liu)(liu)通(tong)過的通(tong)路的寬窄，這個可(ke)用(yong)阻抗(kang)值表示。通(tong)過檢測電壓可(ke)以獲(huo)得生(sheng)物阻抗(kang)值：
生(sheng)物阻(zu)抗(kang)可以(yi)使用復阻(zu)抗(kang)Z=R+jXc表示(shi)，其中(zhong)電(dian)阻(zu)R為實部，電(dian)抗(kang)Xc為虛部。復阻(zu)抗(kang)取模可得：
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BIA設備借助(zhu)置于體表的電(dian)(dian)極系(xi)統(tong)向檢(jian)測(ce)對象輸入微小的交流(liu)測(ce)量電(dian)(dian)流(liu)，準確(que)測(ce)量生(sheng)物電(dian)(dian)阻抗Z后(hou)，代入到獲(huo)得(de)科(ke)學驗證的算法中，計算出主要人體成(cheng)分結(jie)果(guo)。
BIA測量示意圖(tu)
03穿戴設備應用BIA的技術難點
隨著物(wu)質(zhi)生活的改善，人(ren)們愈發重(zhong)(zhong)視通(tong)過持續的體(ti)(ti)征監測來進行健康(kang)管理。但是(shi)，市場上用于人(ren)體(ti)(ti)成分(fen)檢測的高性能(neng)(neng)設備（例如智能(neng)(neng)體(ti)(ti)脂秤、人(ren)體(ti)(ti)成分(fen)分(fen)析(xi)儀(yi)）通(tong)常體(ti)(ti)積、重(zhong)(zhong)量較大，不便于隨身攜帶。
因此，在可穿(chuan)戴領域推動生命體征監測的醫療變革(ge)成為趨勢。目前，在智能手表、手環等智能穿(chuan)戴產品中，BIA、PPG、ECG等健(jian)康(kang)測量技術不斷迭代創新，可獲得更加精(jing)準(zhun)的人體健(jian)康(kang)數據。
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。
穿戴設備BIA示(shi)意(yi)圖
穿戴設(she)備BIA電極示意圖
人(ren)體皮(pi)(pi)膚主要有表皮(pi)(pi)、真(zhen)皮(pi)(pi)和(he)皮(pi)(pi)下(xia)組織(zhi)組成(cheng)。表皮(pi)(pi)的角(jiao)質層相當于(yu)一層很(hen)薄的絕緣層，類似(si)電容(rong)的中間介(jie)質，真(zhen)皮(pi)(pi)和(he)電極片類似(si)電容(rong)器的兩(liang)極板。
由于汗腺(xian)里有(you)少量離子通過(guo)，所以(yi)(yi)可以(yi)(yi)把表皮模擬為漏電(dian)的電(dian)容(rong)(rong)器，類(lei)似電(dian)容(rong)(rong)Cs和電(dian)阻Rs’的并聯。真皮和皮下組織可以(yi)(yi)近似為電(dian)阻Rs，因(yin)此實際的人體等(deng)效模型會更加(jia)復(fu)雜化。
接觸阻抗等(deng)效電(dian)路(lu)
相較(jiao)人體(ti)成(cheng)分檢(jian)測的(de)其他設(she)備(bei)，穿(chuan)戴設(she)備(bei)的(de)特性(xing)給應用BIA技術帶來(lai)更多(duo)挑戰。
?電(dian)極采用(yong)干電(dian)極，存(cun)在極化電(dian)壓的問題(ti)。
?電極接(jie)觸面積(ji)小，存在(zai)接(jie)觸阻抗大的問(wen)題，尤其(qi)是在(zai)低溫(wen)、干燥環境(jing)下。
?穿戴設備(bei)體積(ji)緊湊，因此(ci)要求BIA電(dian)路簡(jian)單，且抗干擾能力(li)強(qiang)。
?穿戴設備一般為消費電子產品，因此(ci)要求(qiu)電路(lu)功耗低、成(cheng)本可(ke)控。
04CS1253的產品性能指標
芯(xin)海科技CS1253是一款支持可(ke)穿戴設備的生(sheng)(sheng)物(wu)阻抗(kang)測(ce)量(liang)的模擬(ni)前端（AFE）芯(xin)片，結合人(ren)(ren)體(ti)成分算法(fa)，可(ke)以實(shi)現高精(jing)度的人(ren)(ren)體(ti)成分分析。產(chan)品內部集(ji)成了生(sheng)(sheng)物(wu)阻抗(kang)測(ce)量(liang)電(dian)路（BIM）和(he)高精(jing)度Sigma-delta ADC信號鏈(lian)。生(sheng)(sheng)物(wu)阻抗(kang)測(ce)量(liang)電(dian)路采用正弦激勵(li)源(yuan)，將(jiang)生(sheng)(sheng)物(wu)阻抗(kang)轉化(hua)為(wei)電(dian)壓信號送到ADC信號鏈(lian)進行測(ce)量(liang)，可(ke)以支持多頻率生(sheng)(sheng)物(wu)阻抗(kang)測(ce)量(liang)。
CS1253電路框(kuang)圖(tu)
CS1253的精準度(du)、集(ji)成度(du)、低功耗(hao)、易(yi)用性等各方面指標均達(da)到國際先進、國內(nei)領先水平，非常(chang)適合(he)于智能(neng)穿戴應用場(chang)景。
準確度
?支持接觸阻抗測量；
?支持5種(zhong)激(ji)勵源(yuan)幅度設(she)置(zhi)；
?內置(zhi)24bit分辨率(lv)ADC，輸出(chu)速(su)率(lv)10Hz~1280Hz 8檔可調(diao)；
?支持OTP加(jia)載或軟(ruan)件加(jia)載芯片校(xiao)準值(zhi)；
?輸入(ru)阻抗>1MΩ@50kHz。
集成度
?支持SPI和IIC數據通(tong)訊；
?支持IO寬幅(fu)電壓1.8V~3.3V；
?支持ECG共(gong)用(yong)電極，節省單板模(mo)擬(ni)開關(guan)；
?外圍電阻內置，減少單板器件數量，節約系統成本。
低功耗
?支持自動狀態機，減少主控干(gan)預；
?FIFO深度達(da)256Samples，最長(chang)支持25.6s喚醒一次(ci)@10Hz；
?支持ADC數據通(tong)訊(xun)中斷(duan)方式(shi)代替輪詢，降(jiang)低功耗。
易用性
?支(zhi)持(chi)自動狀(zhuang)態機，無(wu)需頻繁切換(huan)配置；
?支持中斷ADC采集數據閾(yu)值配(pei)置，無需頻繁讀取數據；
?支持關(guan)鍵寄存(cun)器動態配置，無需全部刷新；
?靈活的時序配置，滿足(zu)實際應用場景。
CS1253參考電(dian)路
在開發(fa)生態上(shang)，CS1253擁有完(wan)整(zheng)的評(ping)(ping)估套件，硬件工具、軟件工具、測量算法、開發(fa)文檔及技術支持等均已(yi)準備就緒(xu)，方便客戶(hu)評(ping)(ping)估和開發(fa)產品(pin)，簡(jian)化開發(fa)周期(qi)，加快(kuai)量產進(jin)程。
EVK上(shang)位機軟件
EVK評估板
長(chang)期(qi)以來，芯海科技長(chang)期(qi)深耕健康測(ce)量領(ling)域(yu)，隨著BIA、PPG、ECG產品序(xu)列(lie)的(de)逐步豐富(fu)，正在形成(cheng)系列(lie)化產品組合。
未(wei)來，公司仍將憑藉自身的“模(mo)擬信號(hao)鏈(lian)+MCU”雙平臺(tai)驅動的技術優勢，持續(xu)構(gou)建從(cong)芯片到結(jie)構(gou)到算法(fa)的系統工程，賦能更多智(zhi)慧健康領域的終端品(pin)牌客(ke)戶打造更強產品(pin)力。