宇称电子与医疗影像厂商联合研发PET/CT分子影像诊断信号处理专用ASIC NeuXF1

宇称电子与医疗影像厂商联合研发的PET/CT分子影像诊断信号处理专用ASIC NeuXF1，历时2年多精心打造，完全基于国内半导体产业链配套，具有高集成度和多通道等特点，达到国际领先的水平，突破高端影像设备“卡脖子”技术。

国芯国造 弯道超车

宇称电子与医疗影像设备厂商一起，针对高端PET/CT的临床需求，通过攻克模拟和数字混合片上系统System on Chip (SoC)设计与SiPM传感器设计，突破芯片研发瓶颈，实现国产自主核心技术，主要性能和技术指标达到国际同类产品的先进水平。

单光子探测器SiPM作为一种通用光电传感元器件在医疗分子成像、癌症诊断、汽车自动驾驶等领域有着非常广泛的用途。该探测器所需信号处理集成电‍路有非常特殊的性能要求，其作为特殊的工业用集成电路芯片要求远高于普通消费类电子和通用集成电路芯片。   近些年来，中国加大了集成电路的研发与投入，已经能够生产大量常用芯片，但是PET等应用的高端芯片技术仍然被国际巨头扼住喉咙。   目前，国际商用的ASIC只有一些海外厂商可以提供，但这些境外芯片供应商的产品无法适配国内厂商的PET/CT配套需求，导致国内厂商处在无芯片可用的尴尬状态，这同时也是制约国家多种大型高精设备尤其是癌症诊断医疗影像设备发展的瓶颈。   针对以上难题，宇称电子研发了高精度信号处理集成电路芯片ASIC，用于提供高精度的电荷与飞行时间测量。   其中NeuXF1，不仅可大幅改善PET/CT的定位精确度，还帮助PET/CT生产厂商完成新一代基于SiPM的PET设备升级换代和小型化，探测通道数可提高80倍以上，降低整机成本并大幅提高整机国产化率。

NeuXF1

PET/CT介绍

PET：正电子发射型计算机断层扫描显像仪（PositronEmission Tomography），是一种高端癌症诊断设备，被誉为医疗放射影像设备上的明珠。

PET的工作原理是：通过静脉注入低剂量正电子示踪剂（Tracer），癌细胞会吸附大量正电子示踪剂从而生成一对方向相反、能量为 511 keV的γ光子。

由于需要探测单个光子，PET技术难度非常高，其核心技术为通过测量两个光子到达探测器的飞行时间（Time of Flight，即ToF）的差值，从而进一步确定癌症细胞的位置。

PET的正电子发射源主要在于癌症细胞，但是只有癌症细胞还不能清晰定位，必须提供其他正常细胞的全景图像并两者叠加，才能准确判断病灶位置。

CT扫描可以给出人体的解剖结构图和PET图像合并可以精确给出癌症病灶位置。由于CT使用X光全方位投影技术，X光和PET放出的光子原理相近，并且都是环形探测器结构，可以将两种设备合二为一。

通过PET技术可诊断是否患有癌症及患癌症部位具体位置，可广泛用于癌症早期筛查和术前分级和术后复查、阿兹海默症和心肌坏死的检查等。

PET/CT在我国使用前景广阔但装机量有巨大缺口，我国每百万人的PET/CT拥有量只有0.2台，远低于欧美发达国家的4-5台。而且，全球高端医疗设备机型长期被GPS（GE、Philips、Siemens）垄断，国内设备厂商差距巨大。

国内核心问题在于无法自研探测芯片，进而大多设备采用分离器件组装而成，不仅成本上没有优势，并且在通道密度和时间分辨率等关键指标上很难得到突破。医疗影像设备专用的光子探测器和ASIC，由于其极高的精度要求及分辨率要求，更是在技术上被屡屡“卡脖子”。

宇称电子是国内唯一的具备可商用化大型癌症诊断医疗设备专用高精度ASIC定制设计能力的第三方厂商，本次露面的NeuXF1关键指标达到世界领先，并且全产业链均通过国产工艺完成，是一颗标准的国芯国造，能帮助国内医疗设备生产商实现快速赶超。

NeuXF1 ASIC亮点介绍

1.把SiPM的性能发挥到极致  NeuXF1可以极限挑战SiPM的时间性能，已实现商用领域国际领先的时间分辨率 < 50ps，符合事件时间分辨率半高宽<180ps 1ps = 0.00000000000001秒 = 十亿分之一秒     通过时间分辨率的提升，可以：         ● 显著提升图像信噪比 ● 大幅降低药物使用量 ● 更易于小病灶的检出

2.业界最高的集成度  NeuXF1每个通道都有独立的ADC、TDC等模块，单颗小小的芯片实现了64组分立元器件所实现的功能，大大简化了工业设计，也极大的降低了成本。从而可实现业界最高的PET/CT整机通道密度。   ● 单芯片64通道，处理能力更强； ● 海量的数据吞吐，单芯片数据吞吐能力可达800Mbit/s，整机的数据吞吐能力至少在500Gbit/s以上；     ● 模块化、标准化、无限扩展成为了可能。  

3.兼容性好/稳定性高/一致性高  ● 兼容各种商用SiPM； ● 具备极高的工作稳定性，时间精度不随着环境温度发生漂移，非常有利于整机的工业设计； ● 能量分辨率 <= 9%；  ● 能量一致性高，实现更精确的散射过滤和矫正； ● 时间一致性高，实现更精确的ToF重建。  宇称电子的通用型SiPM读出ASIC 可广泛应用于医疗分子成像、激光雷达等领域，主要特性为：   ● 高集成度：每枚处理单元芯片可以实现独立64通道的数据处理； ● 完备的信号处理和数字化输出：一站式处理模式，实现完全数字化； ● 兼容各种商业SiPM传感器，可实现各种PET系统方案的开发；     ● 单通道单光子时间精度优于100ps，达到国际领先水平；   

● 片上集成A/D和 T/D 数字化模块，系统集成System on Chip（SoC）；    

● 极高的工作稳定度，时间精度不随环境温度漂移；

● 超高的动态范围适合各种尺寸和像素数的SiPM传感器；

● 兼容于强磁场环境；

● 低功耗，低发热；

● 高事件率和高敏感度。