新型冠状病毒疫情肆虐。在抗击疫情的过程当中，半导体芯片发挥了重要作用。本文选取几种类型的芯片，进行一个简介。

一、传感器

以红外体温检测仪为代表的医疗设备成为打赢疫情防控战的重要装备。此外，呼吸机、监护仪、制氧机、负压救护车等医疗产品也都在危重病人抢救以及抑制病毒扩散中发挥了重大作用。在这些仪器设备中都有着传感器的身影。

以市场上一直缺货的耳温枪和额温枪为例，其核心元件是MEMS技术的热电堆探测器，体温筛查用的红外热像仪里面要用到非制冷焦平面红外探测器。此外，在病理检测、人员生理参数监测、生命维持系统、环境控制等方面，传感器也发挥着不可替代的重要作用。

病理检测主要需要化学传感器和生物传感器。化学和生物传感器是用生物活性材料（酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜）等获得信息（主要是体液），这对病情确诊和排除非常有意义。人员生理参数监测主要有非接触点、面体温监测传感器，接触式体温监测（热敏电阻原理），呼吸监测（硅压阻原理，压电薄膜原理），心电、脑电、肌电监测用生物电极传感器，家用或医用血压计（表压传感器）、脉搏血氧监测（近红外传感器）等传感器。

生命维持系统主要有呼吸机用压力传感器（硅压阻原理、热式微流量原理）、供养系统氧气传感器（固体电解质氧气）、二氧化碳传感器（红外原理）等。环境控制主要指医院和负压转运车的环境控制，需要控制病区负压来保证外部安全，污染源不扩散，要用到高精度气压压力、压差测量(硅电容、硅谐振传感器)，这是控制系统的关键，同时还有通风流量（硅压阻式）、温度（铂薄膜热敏电阻原理）、湿度（高分子湿敏电容原理）等常规环境参数测量。

医疗仪器设备是一个万亿元级的大市场，必然会给国内的传感器企业带来大的机遇。大到人体核磁共振设备，小到一个额温枪，里面都会用到医疗级别的传感器。全国大小医院大约5万家，所用的各种医疗器械和仪器数以十万计、百万计。而且医疗行业对价格并不敏感，要求的是质量可靠、寿命长。

不过现阶段国内传感器行业仍以中低端产品为主，技术相对落后，中高端传感器依赖进口，数字化、智能化、微型化产品严重欠缺，这些问题在医疗设备领域也同样存在。而原始性创新的产品少、产品的成本高、研发投入少则是导致上述问题出现的原因。

二、紫外光LED

相比于其他杀菌方式，紫外线杀菌有一个好处就是照完之后，关掉紫外线就没有了，没有化学过程的参与和污染。新型紫外光源，主要是基于宽禁带半导体材料，相比传统光源，是一种冷光源，也是紫外光源一种未来发展趋势。通过调节AlGaN材料中的AI组分，可以实现LED发光波长在200-365nm之间任意可调，覆盖了UV-A至UV-C的广阔波段。相比传统汞灯的紫外光源，这是AlGaN半导体材料做紫外LED光源的优势。紫外LED还具有小巧便携、环保安全、易于设计等优点。可以实现各种各样的一些光源设计。此外，紫外LED最重要的优点是不采用汞材料，无汞环保。

紫外LED材料跟衬底密切相关。目前蓝宝石衬底材料是最常用的，如何把位错密度降下来，是做材料或者是做外延的一个核心问题。目前国内外都在研究和探讨各种各样的方法，希望能有效的降低材料里的缺陷和位错密度。

相信未来三到五年时间，紫外LED的电光转换效率应该会提升到超过15%，乃至达到20%以上。可以达到和汞灯相比拟的程度。要实现这个目标，不仅要材料提升，也需要包括芯片层面，比如透明电极、热管理、封装技术等各个方面技术的采用。

总体上，紫外LED的技术研发在过去两三年之内，因为受到越来越多的关注，研发进展比较快。随着更多的人加入紫外LED的研究或者产业当中，相信未来紫外LED技术将是加速进步的状态。

三、FPGA

传统的一对一测温防控，效率很低，还容易导致人群聚集。通过红外热成像仪，提高测温的准确性的同时又能极大提高人群通行量，是急需补充的关键设备。实时红外图像测温系统的设计方案需要用到FPGA。

红外传感器探测热量的辐射，并转换为电信号，该信号由高速ADC转换为数字信号，FPGA采集数字信号并合成为图像，可通过DAC将处理后的图像接到显示器上监视。MCU完成管理、告警处理等。

FPGA拥有强大的并行处理能力以及丰富的逻辑资源，可以逐点读入并处理图像，天然适用于各类图像处理应用。这里选用FPGA，主要是因为红外图像需要做实时处理，一般用到主要算法有非均匀校正、盲点插值、中值滤波、直方图均衡、伪色彩变换等。红外传感器的动态扫描范围比较大，需要把采集到的灰度量化，把温度变化范围转换为n阶的灰度范围，来提高人体测温范围的图像分辨度，这里需要对原始灰度进行拉伸和压缩，算法处理后可以有效地平衡图像的灰度分布，使视觉特征更真实，图像细节更详细。伪色彩变换也是一种增强技术，其实质就是把人眼难以分辨的灰度转换为伪色彩图像，这个变换过程需要一个映射函数，这个函数可以是线性或非线性的，一对三映射到R、G、B三种颜色数值。最后输出的伪色彩图像将大大提高检视人员的工作效率。