导语：未来无线生物电子通信系统将极大地提升人们的生活质量。信息监测领域正不断发展，人们梦想着开发出能够诊断癫痫患者的无线脑电图（EEG）监控设备，这些设备可以穿戴在病人身上，大幅度地提高他们的活动自由，并最终通过互联网实现家庭监护。这样的无线EEG系统已经存在，但如何将它们缩小到病人的可接受体积仍然是一个挑战。本文介绍了采用IMEC公司SiC技术，该技术旨在进一步缩小集成后的EEG系统体积，同时整合低功耗处理技术、无线通信技术和能量提取技术，以便构建一个完全独立的生物电信号采集方案。

为了实现这一理想，我们需要开发一系列由智能传感器节点组成的小型网络，即体域网（Body Area Networks, BAN）。这些传感器节点负责收集重要数据，然后将数据发送给中心智能节点，再通过无线通信与外界连接。借助于3D堆叠（System-in-a-cube, SiC）集成技术，我们可以设计出这些传感器节点。每个节点必须具备足够的计算能力和无线通信能力，并且应内置天线。此外，它们还需能够与其他穿戴式传感器或中心节点进行通讯。

IMEC公司最近取得了一项关键突破，他们研发出了一个仅有1cm3大小的小型三维堆叠式SiC系统。这款首创产品包括商用每秒8百万指令的微处理器、一台2.4GHz频段的低功耗射频模块、几个晶振以及其他必需零件，还配备了用户自定义匹配网络的一根单极天线。这套高集成度系统是通过一种名为“3D堆叠”的新工艺实现，每一层通过双列微距焊球与邻层连接，这种通用的堆叠方式使得任何模块组合都可能。

这种低功耗3D SiC系统广泛适用于各种无线产品，从信息监测（如脑活动、肌肉活动和心跳）到环境数据（温度、压力和湿度）的监测，最终用于构建BAN。此外，由于其独特性，可以将特定传感器整合至单独一层中，形成专用的立方形传感器模块。

IMEC公司的人类++计划致力于结合多种创新技术，如基于MEMS(微机电学)能源提取、高效封装解决方案，以及对现有设备性能提升等，将这些优势融入新的医疗应用中，目标是开发具有革命性的生物电子健康管理解决方案。在这个过程中，我们需要克服几个医学和工程上的障碍，比如延长依赖电池供电设备使用寿命，加强不同类型传感器之间互动以适应复杂应用需求，使得各个部件具备一定智能来存储、处理并转移数据，并扩展功能以支持化学及生物学测试。此外，对医学现象深入理解也至关重要。

随着半导体精确定位技术的进步，小而又轻巧、高效能消费电子装置被研发出，这为制造更强大的治疗工具提供了可能性。而MEMS 技术则开启了兼具电子与机械功能的小型化、新兴医疗装备领域，其潜在应用包括为自主医疗装备供能装置——例如热能转换为电能的小型能量获取机制，以利用身体热量产生持续而几乎不限时间运行源。但要证明这类装置是否足以提供所需100毫瓦以上才能支撑未来的操作体系是个挑战。此外，MEMS 还可能用来制造接口元素，如混合信号电路或超低功率射频元件，是实现BAN 中间点间及远距离通信不可或缺之物，而平均功率仅50μW 的ULP射频收发机尤其值得期待，因为它可让我们探索更加精细化程度上达到既安全又高效执行任务的手段。