Электронная промышленность в борьбе с коронавирусом

Электронная промышленность в борьбе с коронавирусом

Выпуск 8 (6707) от 24 апреля 2020 г.
РУБРИКА: МЕДИЦИНСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Пандемия пневмонии COVID‑2019, вызываемой коронавирусом SARS-CoV‑2, устрашает не только своим размахом (по числу заразившихся, излечившихся и погибших), но и колоссальным воздействием на мировую экономику, которое только начинает осознаваться. Предполагается, что пандемия будет иметь глубокие последствия для мировой цепочки поставок высокотехнологичной продукции. Основными ответами электронной промышленности на данную угрозу становятся средства диагностики и лечения (в том числе реанимационные).


Экономические последствия

По данной тематике уже издаются специализированные исследования. Так, корпорация International Data Corporation (IDC, Фремингем, шт. Массачусетс, США) представила исследование «Влияние COVID‑19 на прогноз мирового рынка полупроводниковых приборов» (Impact of COVID‑19 on the Worldwide Semiconductor Market Forecast, IDC #US46115520). В исследовании представлена основа для прогнозирования воздействия пандемии на рынок с использованием четырех сценариев, оценивающих диапазон возможных результатов. Каждый сценарий строится на различных предположениях о степени серьезности воздействия COVID‑19 на деятельность высокотехнологичных фирм, для каждого выбран ряд критических факторов для формирования обновленного прогноза [1]. Также, по данным IDC, расходы конечных пользователей в 2020 г. на ИТ-инфраструктуру (серверные и корпоративные системы хранения данных) сократятся. При текущем вероятном сценарии продажи серверов снизятся на 3,4% (88,6 млрд долл.), а расходы на закупку внешних корпоративных систем хранения данных (external enterprise storage systems, ESS) снизятся на 5,5% (до 28,7 млрд долл.) [2].

Аналогичного подхода придерживается исследовательская фирма Juniper Research (Саннивейл, шт. Калифорния, США), прогнозирующая возможное сокращение продаж интеллектуальных приборов примерно на 42 млрд долл. в течение следующих девяти месяцев. В рамках осуществленного анализа был изу-чен ряд основных вертикально-интегрированных цепочек поставок, обеспечивающих изготовление таких конечных электронных систем, как смартфоны, планшетные ПК, потребительская робототехника, умные динамики и интеллектуальная носимая электроника. По результатам исследования сформулированы три сценария возможного развития ситуации, отражающие слабое, среднее и сильное воздействие на рынок последствий пандемии COVID‑19 [3].

Как важный показатель серьезности происходящих событий можно рассматривать и тот факт, что в связи с пандемией президент США 


Таблица 1

Меры, принимаемые различными компаниями по всему миру для борьбы с пандемией [5] 

Фирма

Принятые меры

General Motors

По распоряжению президента США приступили к производству аппаратов ИВЛ

Intel

Предоставляет и жертвует более 1 млн единиц средств индивидуальной защиты – ​масок, перчаток и т. п. – ​работникам здравоохранения

Nvidia

Предоставляет исследователям COVID‑19 бесплатный доступ на 90 дней к своему набору программных средств Parabricks для геномного секвенирования

Wright Williams & Kelly, Inc. (WWK)

Предоставляет доступ к своим программным платформам любой организации, которая переводит производство на борьбу с вирусом COVID‑19

Массачусетский технологический институт (MIT)

Работает над быстрым развертыванием в производстве недорогого аппарата ИВЛ с открытым исходным кодом

Проект группы врачей и инженеров-электроников «Аппарат ИВЛ с открытым исходным кодом» (Open Source Ventilator project, Ирландия)

Разработка ИВЛ для карет скорой помощи (field emergency ventilator, FEV)

Источник: SMIC

Дональд Трамп использовал закон «Об оборонной промышленности» (Defense Production Act, DPA19). Свои меры по содействию борьбе с пандемией принимают и промышленные корпорации (табл. 1). Несмотря на настоятельную потребность почти во всех видах медицинского снабжения – ​от перчаток до масок, от тест-наборов до лекарств и аппаратов искусственной вентиляции легких, – ​Трамп использовал DPA только один раз: 27 марта 2020 г. он приказал корпорации General Motors немедленно приступить к производству аппаратов ИВЛ [4].


Сокращение производства

Отмечается, что в случае сильного воздействия пандемии на рынок в ближайшие девять месяцев производство смарт-приборов сократится более чем на 80 млн шт. Причиной станут возможные задержки поставок или дефицит таких компонентов, как процессоры, дисплеи, источники питания и т. д. Все это может привести к срыву темпов производства у конечных поставщиков, включая корпорации Apple, Samsung, Amazon, Xiaomi и Huawei. Все они должны быть готовы к заполнению любых прорывов в их цепочках поставок – ​для удовлетворения спроса на их продукцию.

Также прогнозируется, что на смартфоны в течение следующих девяти месяцев будет приходиться большая часть дефицита смарт-приборов, что составляет более 85% возможных недопоставок. Предполагается, что вирус может также вызвать более долгосрочные проблемы, в том числе затруднения при разработке новых приборов и конечных электронных систем. Кроме того, вызванная воздействием вируса финансовая неопределенность означает, что спрос будет ниже, вследствие чего поставщики не смогут полностью восстановить прежние объемы продаж своей продукции.


Адаптация «устойчивых» стратегий со стороны продавцов

Исследование Juniper Research показало, что производителям интеллектуальных приборов необходимо диверсифицировать базы поставщиков компонентов. Утверждается, что это поможет заполнить возможные пробелы в цепочке поставок.

В модели «производство точно в срок» устойчивость цепочек поставок всегда была слабым звеном. Модель предполагает такую организацию цепочек поставок, которая обеспечивает своевременное поступление компонентов непосредственно перед этапом изготовления конечной системы, а в качестве страховки работоспособности поддерживается определенный объем товарно-материальных запасов. Но в современной ситуации, как полагают специалисты Juniper Research, создание товарно-материальных запасов в полном ассортименте может оказаться слишком дорогостоящим, и теперь поставщики должны рассмотреть вопрос о создании перечня «стратегических» компонентов [3].


Средства диагностики и лечения

Какие медицинские приборы сегодня нужны больше всего? Во-первых, тестовые системы, осуществляющие анализы средней и высокой сложности. Во-вторых, аппараты ИВЛ, играющие важную роль в лечении пациентов с тяжелыми респираторными заболеваниями, такими как COVID‑19. Подключение к аппарату дает возможность пациенту эффективно дышать, позволяет снизить нагрузку на легкие и облегчить их восстановление. Без этой поддержки некоторые пациенты с тяжелыми респираторными заболеваниями могут не выжить.


Средства диагностики

В целом средства тестирования в настоящее время делятся на два типа. Это портативные приборы, облегчающие диагностику по месту лечения («у кровати больного», по месту обращения в амбулаторный или первичный пункт оказания неотложной и скорой помощи – ​point of care, POC), и стационарное оборудование, используемое в клинических условиях, с жестким или колесно-стоечным монтажом (табл. 2). Во многих из них используются микропотоковые (микроканальные) приборы на основе MEMS, позволяющие с помощью одного миниатюрного устройства осуществлять тестирование на несколько типов вирусов, что ускоряет и облегчает постановку диагноза [4].


Аппараты ИВЛ

Аппараты искусственной вентиляции легких (ИВЛ) представляют собой специальное медицинское оборудование, предназначенное для принудительной подачи в легкие газовой смеси (кислород и сжатый осушенный воздух) для насыщения крови кислородом и удаления из легких углекислого газа, т. е. для имитации функции дыхания. Некоторые стационарные аппараты ИВЛ могут одновременно обслуживать несколько пациентов. В таких приборах, как правило, есть возможность индивидуальной подстройки режима вентиляции.

Аппараты ИВЛ применяют для инвазивной (через интубационную трубку, введенную в дыхательные пути пациента) и неинвазивной (через маску) искусственной вентиляции легких.

Современные аппараты ИВЛ относятся к высокотехнологичному медицинскому оборудованию (табл. 3) и обеспечивают респираторную поддержку пациента как по объему, так и по давлению [9].


Способы стимулирования производства

Поставщики медицинского оборудования не только наращивают собственное производство аппаратов ИВЛ. Так, корпорация Medtronic выложила в открытый доступ документацию на аппарат ИВЛ PB560: руководства по эксплуатации и обслуживанию, проектно-сметную


Таблица 2

Последние разработки средств тестирования на COVID‑19 [6–8]

Фирма

Тип изделия

Время тестирования (в минутах)

Abbott

Abbott ID NOW™ COVID‑19 – ​портативное средство тестирования на месте осмотра

положительные результаты – ​5, отрицательные результаты – ​13

BioFire Defense (отделение компании bioMérieux)

BIOFIRE® COVID‑19 – ​стационарное средство тестирования в лаборатории среднего или высокого уровня сложности

45

Mesa Biotech

Accula SARS-CoV‑2 – ​портативное средство тестирования на месте осмотра

30


Таблица 3

Некоторые аппараты ИВЛ [10–13]

Название компании

Тип изделия

Краткая характеристика

Medtronic

Puritan Bennett™ 980 (PB980) – ​стационарный аппарат ИВЛ высокого класса

Пневматический; способ вентиляции – ​инвазивно-неинвазивный; вес 35 кг; есть возможность подключения источника кислорода

Medtronic

Puritan Bennett™ 840 (PB840) – ​мощный комплекс ИВЛ

Предназначен для обеспечения естественного дыхания для пациентов весом от 0,5 до 150 кг; вес 18,2 кг; есть возможность подключения источника кислорода

Mindray

SynoVent E3 – ​мощный аппарат ИВЛ

Оснащен цветным сенсорным ЖК-дисплеем (диагональ 10,4 дюйма), может работать в нескольких режимах вентиляции, подходит для использования в стационаре и при транспортировке пациента

Philips

Trilogy 202 – ​портативный аппарат ИВЛ

Предназначен для любой внутрибольничной транспортировки пациента. Аккумулятор с зарядом на 3 часа работы; масса аппарата 5,6 кг

Университет штата Иллинойс (Урбана-Шампейн)

Illinois RapidVent – ​опытный образец аппарата экстренной ИВЛ

Аппарат может использоваться для оказания неотложной помощи больным COVID‑19; образец проработал более 75 часов


В центре внимания: Seoul Viosys Co.

Seoul Viosys Co. – ​производитель светоизлучающих диодов (СИД), компонентов и модулей.

Штаб-квартира: Ансан, провинция Кенгидо, Южная Корея.

Дата основания: 2002 г.

Валовая прибыль: 246,9 млн долл. (2016 г.).

Количество работников: 700 чел.

Патентный портфель: более 4000 патентов на СИД, технологии их изготовления, другую продукцию компании и т. п.

Компания Seoul Viosys и образованная в 1992 г. компания Seoul Semiconductors входят в один холдинг как независимые друг от друга, но тесно взаимодействующие организации. Основная дочерняя фирма Seoul Viosys, занимающейся НИОКР и производством, – ​корпорация SETi (Sensor Electronic Technology Inc., Колумбия, шт. Южная Каролина, США).

Основные технологии и продукция:

кристаллы СИД видимого диапазона излучения;

эпитаксиальное выращивание, эпитаксиальное выращивание GaN-слоев, формирование поляризованных и неполяризованных кристаллов;

УФ-СИД, работающие в различных диапазонах УФ-излучения (от коротко- до длинноволнового);

вертикальные СИД (Vertical LED, VLED);

бескорпусные СИД;

дисплеи на микроСИД;

ИК-СИД (3D-датчики);

излучающие с поверхности полупроводниковые лазеры с вертикальным резонатором (vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL) – ​датчики расстояния, 3D-датчики, активные оптические кабели и приемопередатчики с высоким быстродействием – ​10/25 G, каналы передачи видеоинфор-мации;

очистители воздуха и стерилизаторы на основе СИД семейства MOSCLEAN;

использование сложного (составного) полупроводникового материала Acrich (от «AC» и «rich), позволяющего СИД работать непосредственно от источников переменного и постоянного тока (материал разработан фирмой Seoul Semiconductor для нового поколения СИД).

Важнейшее достижением Seoul Viosys и SETi на данный момент – ​разработка ДУФ-СИД, предназначенных для уничтожения коронавируса SARS-CoV‑2 на 99,9% за 30 секунд.


документацию, технологическую документацию, схемную документацию и технические условия на проектирование. Вскоре будут представлены программируемые коды и другая информация. Это облегчит широкому кругу производителей, изобретателей, стартапов и научных учреждений возможность быстрого проектирования новых конструкций ИВЛ и наращивания их производства.

Аппарат ИВЛ PB560 не нов – ​он выпускается с 2010 г. и сейчас продается в 35 странах мира. Но он прост, технологичен в производстве и отвечает современным требованиям борьбы с COVID‑19 [13].


Средства стерилизации

Корпорация Sensor Electronic Technology (SETi, Колумбия, шт. Южная Каролина, США), один из ведущих разработчиков продукции и технологий на основе СИД, работающих в дальней УФ-области спектра (длина волны излучения 122–200 нм), представила средство стерилизации, способное уничтожить вирус SARS-CoV‑2 за 30 секунд. Утверждается, что за это время гибнет до 99,9% коронавирусов. Тестирование проводилось совместно с Университетом Коре (Сеул, Южная Корея). При разработке ДУФ-СИД использовался составной полупроводниковый материал, созданный SETi совместно с материнской корпорацией Seoul Viosys (Ансан, Южная Корея) [14].


Заключение

В предложенном кратком обзоре охвачены далеко не все возможности электронной промышленности по борьбе с COVID‑19. Главное, что проявляется в сложившейся ситуации, – ​готовность быстрого реагирования поставщиков медицинской электроники на складывающуюся ситуацию, их возможность оперативного проектирования и налаживания производства необходимой техники с использованием стандартизированных решений и блочно-модульного подхода. Особо выделяется готовность некоторых поставщиков к открытию технологической документации и содействию с партнерами для налаживания выпуска необходимого оборудования в сжатые сроки.


1. Davis Shannon. COVID19 to Have Significant Effect on Worldwide Semiconductor Market in 2020, According to IDC. Semiconductor-digest, March 19, 2020: https://www.semiconductor-digest.com/2020/03/19/covid19-to-have-significant-effect-on-worldwide-semiconductor-market-in2020-according-to-idc/ 

2. Worldwide Server and Enterprise Storage Systems Markets Will Decline in 2020, Impacted by the COVID19 Pandemic, According to IDC. Semiconductor Digest, March 27, 2020: https://www.semiconductor-digest.com/2020/03/27/worldwide-server-and-enterprise-storage-systems-mark...2020-impacted-by-the-covid19-pandemic-according-to-idc/ 

3. Davis Shannon. Juniper Research: Coronavirus to Cause $42 Billion Revenue Gap in Global Consumer Device Shipments over the Next 9 Months. Semiconductor-digest, March 26, 2020: https://www.semiconductor-digest.com/2020/03/26/juniper-research-coronavirus-to-cause42-billion-revenue-gap-in-global-consumer-device-shipments-over-the-next9-months/ 

4. Jorgensen Barbara. Supply Chain 101: The DPA Won’t ‘Cure’ Covid19. EE Times, March 31, 2020: https://www.eetimes.com/supply-chain101-the-dpa-wont-cure-covid19/ 

5. Singer Pete. A Call for Ventilator Collaboration. Semiconductor Digest, March 27, 2020: https://www.semiconductor-digest.com/2020/03/27/a-call-for-ventilator-collaboration/ 

6. Abbott Launches Molecular Point-of-Care Test to Detect Novel Coronavirus in as Little as Five Minutes. i-Micronews, March 30, 2020: https://www.i-micronews.com/abbott-launches-molecular-point-of-care-test-to-detect-novel-coronavirus... 

7. BioMérieux Receives Emergency Use Authorization for BIOFIRE® COVID19 Test. i-Micronews, March 24, 2020: https://www.i-micronews.com/biomerieux-receives-emergency-use-authorization-for-biofire-covid19-test/ 

8. Mesa Biotech Receives Emergency Use Authorization from FDA for a 30 Minute Point of Care Molecular COVID19 Test. i-Micronews, March 25, 2020: https://www.i-micronews.com/mesa-biotech-receives-emergency-use-authorization-from-fda-for-a30-minute-point-of-care-molecular-covid19-test/ 

9. Ventilator. From Wikipedia, the free encyclopedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Ventilator 

10. SynoVent E3. Ventilators: http://mindray.sy/ventilators/synovent-e3/ 

11. Respironics Trilogy 202: https://www.philips.co.uk/healthcare/product/HCNOCTN98/respironics-trilogy202-ventilator 

12. Illinois RapidVent Emergency Ventilator Developed for COVID19 Patients. Semiconductor Digest, April 1, 2020: https://www.semiconductor-digest.com/2020/04/01/illinois-rapidvent-emergency-ventilator-developed-fo...19-patients/ 

13. Medtronic Continuing to Increase Ventilator Production to Address COVID19 Pandemic. Semiconductor Digest, March 26, 2019: https://www.semiconductor-digest.com/2020/03/26/medtronic-continuing-to-increase-ventilator-producti...19-pandemic/ 

14. SETi’s Violeds Technology Proves 99.9% Sterilization of Coronavirus (COVID19) in 30 Seconds. Semiconductor Digest, April 2, 2020: https://www.semiconductor-digest.com/2020/04/02/setis-violeds-technology-proves99–9-sterilization-of-coronavirus-covid19-in30-seconds/


В ЦЕНТРЕ ВНИМАНИЯ

Seoul Viosys Co.

Дата основания : 2002
Направление деятельности: Производство
Количество сотрудников: 700
Штабквартира: Ансан, провинция Кенгидо, Южная Корея.
Годовой доход: 246,9 млн долл. (2016 г.)

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ