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隨著傳感器和處理技術的成熟，醫療芯片市場正在升溫，看到系統公司和初創公司的瘋狂活動，他們希望在廣闊且基本上未開發的領域中占有一席之地。
與任何行業一樣，存在多種商業模式，可以將設計負擔分散到許多公司或僅一家大公司。這在過去受到醫療設備芯片數量相對較低的限制，這限制了設計活動。但隨著更多設計服務公司的加入，他們能夠在多個供應商之間實現規模經濟。人口老齡化、對更多家庭醫療服務的需求、更高的準確性和更廣泛的可用性以及可穿戴顯示器等負擔得起的電子醫療設備進一步推動了這一趨勢。
制造和銷售醫療設備的大型醫療技術公司，如美敦力 (Medtronic)，仍在為其醫療設備設計內部芯片。他們有一個半導體工程師團隊以及軟件和硬件工程部門，負責設計其余的醫療設備。這些通常是專屬模型，他們使用自己的芯片使用商業 EDA 工具設計和銷售自己的醫療設備，并獲得自己的監管批準。
但也有越來越多的工程服務公司專門從事醫療應用。他們為小型到大型醫療設備 OEM 提供服務，為各種公司設計芯片和系統，其中一些公司以前從未設計過醫療設備。他們還通過設計和制造幫助這些客戶，因為客戶沒有晶圓廠關系或工程專業知識。
除此之外，一些客戶——通常是大公司——正在外包一些按小時付費的設計服務工作，以加強自己的工程人員。這些工程公司需要了解醫療市場的復雜法規，但他們一般不參與監管審批。一家獨立的芯片設計公司可能會看到客戶產品之間的共同點，并創建 ASIC 作為自己的產品，可供多個客戶使用。
同樣，為各種行業制造芯片并為多個醫療客戶調整其現有芯片和工具的半導體制造商不必處理監管批準，但他們必須了解需要什么。半導體制造商可以將醫療芯片作為生態系統的一部分進行銷售，其中可能包括生命周期管理。
“對所有客戶而言，重要的是英飛凌不僅提供半導體，而且將提供經過全面測試和組裝（封裝）的設備，”英飛凌科技定制解決方案部門負責人 Ralf Leuchter 說。“此外，他們還會選擇晶圓或單晶芯片交付，并在其背后有一個物流系統。通過使用 ASIC 方法，客戶將獲得市場上無法購買的設備。憑借集成的可能性，除了保護其 IP 之外，它們還可以節省空間（尺寸）和系統成本，因為這些設備無法通過公開市場上的競爭找到。”
另一項第三方服務是托管醫療設備云 (MMDC)，這是一種管理設備項目的符合法規的云服務。“為了支持這一波連醫療器械的，我們也看到快速的醫療設備開發平臺，如L2S2 MMDC，這得益于ARM解決方案的頂部出現，”彼得·弗格森，在醫療技術總監臂。“像 MMDC 這樣的平臺通過預先集成的云和醫療社區連接提供交鑰匙醫療設備硬件開發。使用這樣的解決方案使新的認證醫療設備能夠顯著降低從原型到擴展患者護理的風險和成本。”
半導體設計和制造公司的一個例子是 Cirtec Medical 的集成電路開發團隊。2019 年，Cirtec收購了Cactus Semiconductor，這是一家成立于 2002 年的半導體設計公司，專門從事醫療用 ASIC。位于亞利桑那州錢德勒的集成電路開發團隊負責從產品設計到生產的整個過程中設計定制 IC。該團隊在醫療集成電路、電源管理電路以及模擬和混合信號 ASIC 方面擁有專業知識。
“典型的商業模式是我們所說的交鑰匙 ASIC 供應商，”Cirtec Medical 應用工程總監 Andrew Kelly 說，他曾在 Cactus Semiconductor 工作，之前在 Medtronic 工作。“在交鑰匙 ASIC 供應商角色中，這是我們的主要關注點，我們找到了一個正在嘗試開發設備的客戶，無論出于何種原因，客戶認為他們需要定制芯片。我們幫助他們定義他們的系統，定義定制芯片。然后我們指定芯片。我們開發它。我們做所有的工作。然后，如果一切順利，我們就賣給他們。但它通常是一個芯片——一個芯片給一個客戶一個應用程序。所以它是高度專業化的。”
Cirtec 的應用工程組也有自己的芯片——它在看到客戶項目趨勢后開發的專用標準產品 (ASSP)。“比方說，我們采用了一個應用程序，其中可能有四五個甚至十到二十個不同的客戶，他們沒有做完全相同的事情，但他們在做類似的事情。所以我們會制造一個我們投資的芯片，然后我們說，“如果我們制造了這個，我們認為有 10 到 20 人會購買它。” 如果沒人買，我們就浪費了錢。如果有 40 人購買，我們就贏了。所以我們有幾個，”凱利說。他的團隊還提供工程設計服務以供租用。
大大小小的半導體公司提供醫療設備客戶無法在內部提供的服務。“我們的大多數客戶是——讓我們稱他們為二線或更小規模的公司——他們實際上無法建立足夠大的員工來完成所有這些不同的事情，因為他們通常會設計一個，也許兩個芯片，然后你對所有的人做什么？他們做的事情還不夠，但你需要有人擔任這些角色，”凱利說。
當團隊與更大的公司合作時，凱利指出，這通常是在設計服務模式下。“這些人的垂直整合程度更高，他們通常自己做這一切。當我們與他們合作時，我們通常采用這種服務模式，他們說，在這么多小時內完成工作，每小時只需 X 美元。在那里，我們為我們的任何客戶提供服務模式。實際上，他們中的大多數人都無法接受它，因為，瞧，我們給了他們一個 ASIC 并且它有效。他們打算怎么辦？他們必須與晶圓廠、測試廠和封裝廠建立所有關系。他們將不得不管理所有這些。當你為一個芯片做這件事時，這些數字并沒有真正加起來。我們的部分價值主張基本上是，如果你想單獨做所有這些事情，你是做不到的，但因為我們有 20 到 40 個客戶，我們在某種程度上匯集了資源，現在這很有意義。我們開始在工程支持和供應商方面獲得一些規模經濟。一些供應商，如果您只想從他們那里購買 10,000 個芯片，他們就不會真正想與您打交道。但如果我向 20 個不同的客戶出售 10,000 個芯片，現在我們正在討論。”
與其他行業相比，醫療設備不需要大量的芯片。低數量意味著醫療芯片在半工業的雷達下飛行。Cirtec 的 Kelly 說：“沒有哪個晶圓廠在他們的頭腦中會說我們將成為一個可植入的醫療設備晶圓廠。” “數字只是不加起來。但是，如果他們說他們是汽車晶圓廠，然后醫療人員說，嘿，這與我們需要的審查大致相同， 就有點加起來了。重點是我們所搭載的汽車，而不是相反。”
“這種情況并不少見，比如說在一個晶圓上有幾千個芯片，在很多時候有 25 個晶圓。因此，也許您說的是一次性生產 50 到 100,000 個芯片，而這對我們的客戶使用 10 年或更長時間的情況并不少見，”凱利說。“然后你給晶圓廠打電話，他們問你每個月想要多少萬片，我們說大約為零。這是最重要的困境——半導體完全是關于規模經濟的。醫療設備，尤其是植入式醫療設備，遠不及那些規模經濟。”
但許多人預計這些經濟狀況會發生變化。雖然某些醫療設備可能無法滿足需求，但醫療保健日益數字化、人口老齡化以及某些疾病（例如糖尿病）發病率的上升可能會推高對某些醫療芯片的需求，無論是作為標準組件還是定制籌碼。
“預計網絡集成無線設備也將見證管理醫患互動的使用增加，數字診斷工具可能支持遠程檢查，這也有望幫助半導體在醫療保健行業的整合，” Mordor Intelligence 的一份題為“醫療保健市場中的半導體——增長、趨勢、COVID-19 影響和預測（2021 年至 2026 年）”的報告。Mordor Intelligence 預計，從 2021 年到 2026 年，醫療半導體的復合年增長率為 10.2%。
這可能包括定制和標準化芯片的組合，這些芯片將通過大型半導體制造商的生態系統提供，包括各種專業和通用代工廠和封裝廠。這些生態系統通常具有從其他行業借鑒而來的內在優勢，使它們能夠利用更大的芯片運行。
“對于醫療應用，英飛凌主要專注于為單個醫療客戶完全定制的 ASIC 解決方案，”Leuchter 說。“定制設備的美妙之處在于，客戶無需整個 IC 設計團隊就能獲得他們所需要的東西。他們只需要分享一個產品創意或規格，而英飛凌正在尋求整合和實施的可能性。客戶將獲得最大利益，我們還使用我們的標準組件支持整個系統。”
誰制造醫療集成電路取決于誰在設計醫療設備以及他們的市場規模，但這個市場的動態是不斷變化的。雖然今天的大型醫療 OEM 有能力擁有自己的芯片設計團隊，但其他 OEM 可以派遣他們的設計團隊與大型半導體公司或專門從事醫療設備芯片的工程業務合作。
哪種模式最終獲勝，或者它們是否會和平共處，還有待觀察。但該領域的競爭正在加劇，參與者的數量以及他們將新產品推向市場的手段將迅速成倍增加。變化即將到來，現在判斷它是什么樣子還為時過早。
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