工研院學(xué)術(shù)系列講座第一講

　　本期報(bào)告人

　　徐佳偉

　　徐佳偉，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院研究員、博士生導(dǎo)師、IEEE Senior Member。其碩士和博士畢業(yè)于荷蘭代爾夫特理工大學(xué)（TU Delft）微電子系，在歐洲微電子研究中心（imec）有超過12年的工作經(jīng)驗(yàn)，歷任模擬電路工程師，研究員，資深研究員和項(xiàng)目經(jīng)理。2018年11月作為引進(jìn)人才加入復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院，研究主要方向?yàn)槊嫦蛑悄茚t(yī)療應(yīng)用的低功耗模擬前端芯片設(shè)計(jì)，智能傳感器接口芯片，高精度模擬放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器leyu·樂魚。主持和參與多項(xiàng)工業(yè)界芯片設(shè)計(jì)和歐盟科研項(xiàng)目，其中兩款芯片產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并分別應(yīng)用在醫(yī)療和智能手環(huán)產(chǎn)品中，共有30篇以上論文發(fā)表在國(guó)際集成電路一流會(huì)議和期刊（ISSCC,JSSC,VLSIC，ESSCIRC, CICC等），申請(qǐng)美國(guó)和歐洲專利8項(xiàng)。

　　本次報(bào)告，徐佳偉老師著重介紹了基于可穿戴應(yīng)用的醫(yī)療模擬前端芯片，結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例，如干電極腦電波采集，多參數(shù)生理信號(hào)采集（ECG，PPG，BioZ，GSR等），高精度模擬放大器和ADC，對(duì)未來(lái)的研究方向進(jìn)行了探討。

　　為增強(qiáng)工研院學(xué)術(shù)氛圍，促進(jìn)學(xué)生與老師之間的交流，引導(dǎo)學(xué)生捕捉前沿知識(shí)，2019年3月26日，工研院學(xué)術(shù)系列講座正式開講。本次講座邀請(qǐng)了復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院研究員徐佳偉，為工研院師生帶來(lái)了一場(chǎng)關(guān)于低功耗健康醫(yī)療模擬前端芯片的精彩報(bào)告。

　　隨著人們對(duì)醫(yī)療水平的更高期望，以及微電子技術(shù)的快速發(fā)展，可穿戴甚至可植入式新型醫(yī)療設(shè)備逐漸成為研究熱點(diǎn)。作為醫(yī)療設(shè)備小型化和高性能的關(guān)鍵技術(shù)，超低功耗健康醫(yī)療模擬前端芯片負(fù)責(zé)各種人體生理信號(hào)的采集并決定著整個(gè)系統(tǒng)的綜合性能。然而，模擬前端芯片往往受到來(lái)自測(cè)量環(huán)境的各種干擾和電池容量的限制，如何用低功耗實(shí)現(xiàn)醫(yī)療級(jí)別的生理信號(hào)采集是最大的挑戰(zhàn)。

　　根據(jù)《“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要》,中國(guó)的健康服務(wù)市場(chǎng)正處于“規(guī)?！毕颉皟r(jià)值”的變革之中，而且在發(fā)展的大潮流下醫(yī)療產(chǎn)業(yè)逐漸與新技術(shù)融合。因此，目前階段徐佳偉老師認(rèn)為基于智能醫(yī)療設(shè)備的慢性疾病管理是未來(lái)信息科技與醫(yī)療產(chǎn)業(yè)結(jié)合的一個(gè)方向，該方向至少包括兩個(gè)方面：1、移動(dòng)醫(yī)療，可穿戴設(shè)備；2、精準(zhǔn)醫(yī)療，人工智能。接著徐老師著重介紹了幾個(gè)關(guān)于前端模擬芯片在可穿戴設(shè)備應(yīng)用上的實(shí)例，主要分為腦電波芯片、多功能健康監(jiān)測(cè)芯片以及模擬放大器等的方向。并分別介紹了其中的技術(shù)難點(diǎn)以及目前相關(guān)研究的進(jìn)展，同時(shí)展示了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界一些最先進(jìn)的成果。在關(guān)于腦電波展示中，徐老師提到他們課題組之前發(fā)表的成果——干電極腦電波(EEG)采集芯片。該芯片打破了以往腦電波采集需要在皮膚電極間注入電極膠才能采集腦電波信號(hào)的劣勢(shì)，不僅可以大大縮短采集腦電波信號(hào)的時(shí)間，提高用戶舒適度，并且芯片可以做到在超低功耗下運(yùn)行。而未來(lái)腦電波芯片的研究中面臨的主要問題是多參數(shù)采集（EEG、fNIRS、EIT等）、片上系統(tǒng)SoC集成以及高精度的模擬前端（>18bit）等，這也是腦電波芯片下一步的發(fā)展方向。他表示，在這些不同具體應(yīng)用的場(chǎng)景之中，所有的問題都可以歸結(jié)于更低功耗和更精確智能地采集信號(hào)上，而其研究的長(zhǎng)期目標(biāo)即是超低功耗智能醫(yī)療片上系統(tǒng)SoC，利用微電子集成電路設(shè)計(jì)的學(xué)科優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)醫(yī)療芯片的模塊化以及功耗、尺寸、安全性等的優(yōu)化。為了實(shí)現(xiàn)完整醫(yī)療系統(tǒng)的長(zhǎng)期目標(biāo)，要充分利用雙一流學(xué)科建設(shè)的醫(yī)工結(jié)合平臺(tái)上完整的芯片和系統(tǒng)開發(fā)，以及生物醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用的資源。復(fù)旦微電子學(xué)院和專用集成電路與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)在超低功耗生理信號(hào)芯片上有了很好的技術(shù)積累。

　　講座現(xiàn)場(chǎng)

　　互動(dòng)交流

　　報(bào)告結(jié)束后，研究生就前端模擬信號(hào)采集時(shí)大信號(hào)致ADC飽和、兩個(gè)或者多個(gè)電極測(cè)量生物阻抗信號(hào)、基于電化學(xué)的體液測(cè)量等問題請(qǐng)教徐老師。徐老師針對(duì)大家的提問一一進(jìn)行了深入的解答與交流。徐老師更是結(jié)合了他的求學(xué)經(jīng)歷，跟大家分享了科研經(jīng)驗(yàn)。他認(rèn)為科研過程中有困難的地方往往是可以創(chuàng)新的契機(jī)，因?yàn)橥瑯拥膯栴}別人也會(huì)遇到。換個(gè)角度思考，應(yīng)當(dāng)為創(chuàng)新機(jī)會(huì)的來(lái)臨而高興。徐老師回憶道，最初在做腦電波芯片時(shí)也遇到了噪聲大于預(yù)期等一系列問題，所幸他沒有因?yàn)橐s進(jìn)度就匆忙繞過去，而是靜下心來(lái)研究最根本的原因。最終他發(fā)現(xiàn)了放大器電流噪聲的新理論，通過流片驗(yàn)證了之前的假設(shè)，成果也被邀請(qǐng)發(fā)表在集成電路領(lǐng)域頂級(jí)期刊（JSSC）。leyu·樂魚(中國(guó))體育官方網(wǎng)站

　　工研院甘中學(xué)副院長(zhǎng)和徐曉創(chuàng)副院長(zhǎng)也來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)與同學(xué)們交流。今后工研院將會(huì)更多地開展此類講座，打造一個(gè)開放的交流平臺(tái)，為大家?guī)?lái)更多前沿性的科研資訊。本次講座讓同學(xué)們對(duì)醫(yī)療模擬前端芯片有了更深入的了解，徐佳偉老師謙虛謹(jǐn)慎的科研態(tài)度也讓同學(xué)們受益匪淺。

　　主辦單位：復(fù)旦大學(xué)工程與應(yīng)用技術(shù)研究院

　　承辦單位：復(fù)旦大學(xué)工研院研究生會(huì)

　　編輯：復(fù)旦大學(xué)工研院研會(huì)宣傳部