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作者：是德科技医疗解决方案市场经理Lorie Jurkovich

在高速数字技术的推动下，各种复杂的医疗系统快步发展，这也使得医疗领域的诸多服务在性能、精度和效率上大幅提升。医学成像系统在骨科、产科、神经科、心脏病学等各个医疗领域的早期检测和诊断中发挥着至关重要的作用。手术机器人、医院专用机器人和远程医疗系统可以辅助医疗从业者检测和诊断病情，提升护理质量，甚至延长患者的生命。上述所有功能都需要通过高速数字信号来实现，这也就意味着整个系统的信号完整性极其重要。

软件创新催生出更多高速数字硬件

由软件驱动的智能自动化功能，为这些复杂的医疗系统提供了主要价值。医疗设备中的软件能够处理和去除影像中的噪点，生成 3D 影像，并训练和使用神经网络来对图像进行分割与分类。例如，核磁共振成像（MRI）使用的软件算法能够识别并突出显示肿瘤或骨折等异常情况，帮助放射科医生做出诊断。

随着软件的使用日益增多，这些复杂的医疗系统便能够部署到越来越具有挑战性的应用中。在这些应用中，出色的可靠性、速度和低时延对于保障客户安全至关重要。这就意味着设备的数字硬件性能必须提升，以便实现更快的数据检测、数据采集和信号处理，因而需要有更多更快的数字处理器和影像着色处理器、更高速的存储器、更快的时钟速率、更高的帧速率、更快的互连以及先进的数字逻辑技术和多电平信令方案，包括 PAM4、PAM8、PAM16 和非归零（NRZ）逻辑。此外，近年来网络安全威胁日益严重，监管机构也对保护患者隐私提出了严格要求，这些因素都推动着整个行业采用数字硬件来完成数据混淆、加密和有效性检查等任务。

高速数字硬件的增加给测试带来了挑战

大量使用高速数字硬件带来了复杂的测试挑战，具体表现在以下几个方面。低比特误码率可能会影响患者的安全和医疗设备的可靠性，因此如何识别低比特误码率非常关键。数据量的增加意味着，即使比特误码率很低，也可能导致大量误码，因为误码会随时间迅速累积。医学诊断在很大程度上依赖于系统各个元器件之间传输数据的准确性。例如，在 MRI 或 CT 扫描仪等用于诊断的成像系统中，数据传输或处理过程中的错误会导致由大量数字数据生成的影像失真等问题，有可能造成误诊。

在高速数字硬件中，PCB 电路板上的元器件密度增加，意味着布线空间的减少，必然导致电路板层数的增加，测试难度也会随之加大。元器件的封装设计越紧凑，功率密度就越高，可能造成电路板局部发热。然而，医疗设备需要精密的温度控制，才能保障设备功能和患者安全，不完善的热管理可能导致过热、元器件故障或温度升高引发的性能下降。

高速数字硬件还带来一些额外的测试挑战。由于时钟速率和数据传输速率的提高，眼图对信号噪声和抖动的容许误差会变小。具有更多过孔的多层电路板需要通过复杂的制造工艺来提高信号完整性。此外，元器件密度的提升要求走线宽度变窄，与较宽的设计相比，出现意外开孔的可能性会增加。由于布线的空间被压缩，发生串扰的可能性会更大，因为磁场可能在整个回路上产生感应电压，而电场则可能形成寄生电容。

在设备制造前进行仿真不可或缺

为了应对高速数字硬件面临的测试挑战，降低医疗系统中的风险，在将设计交付生产制造之前，对电路板运行进行仿真这个环节至关重要。虽然仿真可能无法发现所有潜在问题，却能够尽最大可能排查出更多问题，在这方面发挥着重要作用。在生产制造前对器件进行仿真具有以下几个优势。它有助于提高电路板的实际性能，缩减反复设计硬件原型的次数，从而节省时间和成本。仿真还能加快原型的开发速度，尽量避免对电路板进行计划外的修改、测试和记录。通过仿真还可以排除可能被误认为是故障的错误信号，从而快速推进固件和软件测试。除此之外，解决这些问题对于 PAM4、PAM8、PAM16 和 NRZ 等高级数字逻辑协议有着至关重要的意义，因为这些协议对信号质量波动的容许误差比较小。

使用仿真软件可以对复杂的高速 PCB 电路板进行信号完整性分析。图 1 展示了一个使用仿真软件分析抖动对眼图影响的示例。通过使用仿真软件可以同时表征信号网和功率网的损耗和耦合。仿真软件还能帮助用户提取并无缝传输准确的电磁（EM）模型，以便在 ADS 瞬态和通道模拟器中使用。用户还可以通过仿真软件在进行 EM 提取之前快速检查走线阻抗，进而节省时间。这样可以降低患者的隐私数据或影像出现错误的风险。

图 1：利用仿真软件分析抖动对眼图的影响。

在 PCBA 打样加工完成后进行信号完整性测量意义重大

工程师即便使用了信号仿真软件，也极其谨慎地完成了布线和印刷电路板组件（PCBA）打样加工，但考虑到多方面的原因，工程师仍然需要在加工制造之后，使用示波器来测量电路板的信号完整性。虽然遵循了技术指标和规格要求，但元器件内部还是会存在一些变化，而信号完整性分析软件无法完整地说明其原因。此外，元器件通常具有固有的阻抗、电容和电感等寄生模拟特性，这些特性都没有对应的技术指标。表面贴装（SMT）器件的贴装工艺容易受到各种变化的影响，可能导致焊盘上的元器件偏离中心位置。此外，钢网工艺可能无法始终如一地形成完美的焊料块，在持续使用之下，焊料堆积的尺寸会缩小。长此以往，焊料的化学成分和特性可能会发生细微变化，影响铜焊盘和 SMT 器件之间的焊点结合。另外，回流炉内的正常波动会影响焊料的回流特性。即使在焊接点上建立了电气连接，焊接的牢固度也可能不够，存在翼形部件缺失焊脚、板载无源 SMT 电阻器、球栅阵列（BGA）接头枕头效应等现象。在制造完成后使用示波器有助于全面评估和解决这些因素可能导致的信号完整性问题。

图 2：示波器分析信号完整性问题。

通过示波器可让工程师了解复杂设计中错综复杂的相互作用。如图 2 所示，示波器能够同时测量多达八个通道，从而快速检查加工生产出来的 PCBA 是否存在信号完整性问题。工程师通过使用示波器可进行逻辑分析、实时频谱分析（RTSA）、串行协议分析、波形生成、频率响应和相位噪声测试。由于医疗系统对数据通信速度有较高的需求，因此会使用较高的数据传输速率和间距较小的并行数据通道。如此一来，电磁耦合（即串扰）会增加。此外，电源会对它们所驱动的数据通道产生噪声和抖动之类的干扰；反过来，数据相关噪声也会对电源产生影响，例如同步开关噪声（SSN）就会导致接地反弹。示波器能够检测和量化串扰，判断主要是哪些干扰源导致了串扰，还能检测和诊断抖动、垂直噪声和相位噪声。

结语

高速数字技术在成像、诊断、远程医疗、个性化医疗和患者护理等领域助力实现了一系列先进功能，彻底改变了复杂的医疗系统，带来了更高效、更有效和以患者为中心的医疗服务。打造高速数字医疗系统始终是一项挑战。随着数据传输速率和影像分辨率的提高，再加上边缘计算被越来越多地嵌入到系统当中，要想保持与应用相匹配的信号完整性，工程师所面临的难度也不断加大。通过在 PCB 电路板加工制造前使用仿真软件，以及在加工制造后使用带有强大软件功能的示波器，就可以把具备所需功效和安全性的产品推向市场，降低患者所面临的风险。

关于是德科技

是德科技（NYSE：KEYS）启迪并赋能创新者，助力他们将改变世界的技术带入生活。作为一家标准普尔 500 指数公司，我们提供先进的设计、仿真和测试解决方案，旨在帮助工程师在整个产品生命周期中更快地完成开发和部署，同时控制好风险。我们的客户遍及全球通信、工业自动化、航空航天与国防、汽车、半导体和通用电子等市场。我们与客户携手，加速创新，创造一个安全互联的世界。了解更多信息，请访问是德科技官网 www.keysight.com。

• 创新实验室V2.0设备再更新、能力再升级；

• 助力产业升级，主打开放性，先进性，本地化协作共赢；

• 线上线下多元化互动，直击测试痛点。

泰克先进半导体开放实验室，作为北京先进半导体测试领域的领军者，今日宣布其实验室经过全面升级后，推出Version 2.0并在京盛大揭幕。泰克科技中国区分销业务总经理宋磊为本次盛会做了开幕致辞，同时我们有幸邀请到了第三代半导体产业技术创新战略联盟副秘书长高伟博士，中关村天合宽禁带半导体技术创新联盟副秘书长侯喜峰，国家新能源汽车创新中心功率测试平台负责人郭大铭作为特邀演讲嘉宾，泰克科技技术总监张欣也在现场做了精彩分享。泰克的合作伙伴飞仕德，众力为， 欧菲特等更在会上展示了和泰克通力合作，在第三代半导体应用上取得的成就。

此次升级不仅是技术解决方案的飞跃，更是对创新精神的一次深刻体现，旨在扩展全面的测试能力，提供一站式解决方案，打造一个开放、协作、共赢的生态平台，携手用户共同应对新技术测试的挑战。

第三代半导体不是一个全新的话题，其蓬勃发展的态势已经形成，对应的测试需求与日俱增。泰克公司作为测试测量领域的佼佼者，一直致力于提升企业核心竞争力，创新研发第三代半导体的测试解决方案。泰克将本土化作为核心竞争力之一，自2022年在中国成立先进半导体开放实验室以来，已累计免费为超过300人次提供服务，测试器件种类超过1000种，是国内面向第三代半导体功率器件方向，测试能力卓越，综合能力领先的实验室；同时也是客户实测和交流的平台。

为了更好的衔接客户测试需求，应对新技术应用场景，现在实验室再次升级，泰克创新实验室V2.0横空出世，设备再更新，能力再升级。此次升级包括了GaN器件开关测试和动态导通电阻测试、SiC功率器件的短路测试、雪崩测试，以及更全面的静态参数和电容参数测试系统。此外，实验室还引入了全新的面向第三代半导体功率器件的可靠性测试系统，以满足日益增长的测试需求。

泰克创新实验室致力于打造一个完整的生态平台，通过线上线下多元化的互动方式，促进行业内外的交流与合作。实验室的重新揭幕，不仅标志着其在测试技术领域的新里程碑，也预示着泰克本土化进程的进一步深化加强。泰克将与合作伙伴更密切的合作，以泰克测试解决方案为核心，开发更多本土化方案，来解决中国客户的实际痛点。

我们将以更全面的测试能力，与客户一起打磨产品，验证标准，为国产第三代半导体企业提供优质良好的服务，共同推动第三代半导体技术的进一步发展。

DPT1000A动态参数测试系统

DPT1000A功率器件动态参数测试系统，于2021年首度推出，旨在解决客户在功率器件动态特性表征中常见的疑难问题。泰克公司结合自身在时域波形测量领域的丰富经验，与国内系统集成商一道，共同定义并开发了这套面向新一代功率器件的动态参数测试系统。这套系统具备高测试带宽，低寄生参数，兼容性强，系统灵活方便升级的特点，系统推出后得到广大测试工程师的广泛认可。除了常规的开关参数和反向恢复测试外，DPT1000A还可以完成雪崩测试，短路测试，测试期间种类涵盖Si MOSFET，IGBT，PMOS，SiC，GaN等，系统具备极高的灵活性，适配多种测试标准。

SPT1000A 静态参数测试系统

SPT1000A静态参数测试系统可用于各类二极管、三极管、绝缘栅型场效应管、结型场效应管、单向和双向可控硅、普通和高速光耦、整流桥、共阴共阳二极管等各类分立器件的静态参数测试。
系统搭配了业界领先的源表（SMU）和精密LCR表。使得本系统可以在3kV和1000/2000A的条件下实现精确测量和参数分析，漏电流测试分辨率高达fA级，电压测试分辨率最高可达nV级，以及3000V高压下的寄生电容的精密测量。本系统不仅适用于传统硅基功率器件，也可用于新型功率半导体器件如碳化硅、氮化镓、氧化镓等的静态参数测试。

SPT1000A在测试夹具设计上采用一站式设计，被测件插入夹具后，可以一次性完成高压、大电流，寄生电容相关测试，无需更换测试夹具和测试连接，简化操作步骤，提高测试效率。系统支持加温测试，外置选配热流仪可以进行高温低温。

HTXB-1000B动静态综合老化测试系统

DHTXB-1000A动静态综合老化测试系统针对第三代半导体功率器件，参考AQG-324标准，根据特有的器件特性和失效机理，在加速老化条件下，有针对性的施加特定压力条件（包括静态压力和动态压力），用以测试器件的漏流指标，以及其他特性参数（例如阈值电压，导通电阻等关键指标），用以表征器件的老化特性和工作寿命。可以让器件生产厂商和器件使用者在较短时间内了解功率器件的老化特性，以及长期使用条件下的性能变化，为器件实际应用过程中可能出现的故障进行预判和分析。

DHTOL-1000B 功率器件工况老化测试平台

以SiC和GaN为代表的第三代半导体功率器件，由于其相对较短的面市历史，目前器件的可靠性与寿命分析仍属于科研前沿。在这一背景下，老化测试方法尚未形成统一标准。然而，在一些行业领先厂商和标准化组织的积极推动下，例如JEP180，针对功率器件的高温度操作寿命（HTOL）测试方法正逐渐成为评估这些新型功率器件老化特性的新兴手段。

HTOL测试方法的主要优势在于其能够模拟器件在实际工作环境下的老化过程。通过在高温条件下加速器件的退化过程，该方法能够在较短的时间内获得关于器件老化特性的宝贵数据。这些数据不仅对用户具有较高的说服力，而且对于产品的保修期限和维护计划的制定具有重要指导意义。

此外，通过在特定拓扑结构的电源电路中进行硬开关测试，HTOL方法能够有效预测器件在特定工作条件下的预期寿命。这不仅为产品的可靠性评估提供了科学依据，同时也帮助设计者深入理解器件在预期寿命周期内的性能表现，从而在产品开发和优化过程中做出更加精准的决策。

了解泰克创新开放实验室更多新玩法，https://www.tek.com.cn/cn-open-lab-2024；

注册预约更多泰克创新开放实验室系列活动：https://scrm.tek.com.cn/p/4fa9d。

关于泰克科技

泰克公司总部位于美国俄勒冈州毕佛顿市，致力提供创新、精确、操作简便的测试、测量和监测解决方案，解决各种问题，释放洞察力，推动创新能力。70多年来，泰克一直走在数字时代前沿。欢迎加入我们的创新之旅，敬请登录：tek.com.cn

5月14日，2024年谷歌I/O开发者大会正式发布了Android 15，OPPO ColorOS连续六年首批适配Android新版本，展示了其在软件更新和系统优化方面的专业性和深厚技术积累。

据了解，Android 15带来了一系列新功能和改进，包括全新设计的兼容性调试工具、安全与隐私相关的强化措施、系统优化和新的API支持。这些功能使开发者能够更轻松地构建和维护应用，为用户提供更好的性能和体验。

基于Android 15 Beta版本的ColorOS开发者预览版已经上线，OPPO Find X7、一加 12首批支持，开发者可以前往OPPO开放平台及一加社区下载体验。需要特别注意的是，此版本主要面向开发者进行新版本适配，稳定性不如正式版，不建议普通用户刷系统尝鲜。

来源：研华嵌入式物联网