作者:电子创新网张国斌
脑机接口正从实验室研究加速走向临床应用,但要真正实现神经信号的精准采集、实时解码与有效调控,仍离不开底层芯片技术的突破。尤其是植入式脑机接口,对芯片的通道数量、信号采集精度、刺激响应速度、功耗和体积提出了极高要求,芯片能力在很大程度上决定了脑机接口系统的性能边界。

在今天开幕的2026南渡江智慧医疗与康复产业高峰论坛上,神芯科技(海南)有限公司创始人、海南大学教授殷明发表了题为《植入式脑机接口原位闭环与千通道超低功耗芯片》的主题演讲,介绍了团队在脑机接口核心芯片自主研发方面的最新进展。
殷明认为,脑机接口产业正在迎来重要的发展窗口,但国内产业链在核心芯片领域仍存在明显短板。针对这一问题,神芯科技重点布局神经信号采集、神经刺激调控和无线传输等关键环节,推出了具备原位闭环能力的采集刺激芯片,以及面向高通量神经信号获取的1024通道超低功耗芯片,尝试从底层硬件突破,为植入式脑机接口的临床应用和产业化提供支撑。
脑机接口走向临床,核心芯片成为关键突破口
近年来,脑机接口受到全球科技产业的高度关注。从早期的科学研究和神经调控,到近年来逐步推进的临床应用,脑机接口正在从医疗康复向教育、科研、消费电子等更多领域拓展。

殷明指出,脑机接口不仅是神经科学与人工智能的交叉领域,也是一个高度依赖底层硬件的系统工程。其产业链涵盖上游电极和芯片、中游系统与数据处理,以及下游临床应用。其中,芯片不仅承担神经信号的采集、处理和传输,还直接决定系统能否实现高精度感知与实时神经调控。
从产业发展来看,脑机接口已经获得国家层面的战略关注。相关政策将其纳入未来产业布局,海南也在积极推动脑机接口等未来产业发展,为技术研发和临床转化创造条件。
但热度背后,产业仍面临现实挑战。
殷明表示,目前国内脑机接口在部分核心器件上仍然依赖进口,尤其是高性能神经信号采集芯片和刺激调控芯片。部分关键技术和产品还面临供应受限的问题,无线传输等环节也缺少成熟的国产解决方案。
更值得关注的是,脑机接口对芯片的要求与传统消费电子、工业控制芯片有着明显差异。植入式设备不仅要求高通道数、高精度和低噪声,还必须在极小的体积和有限的供电条件下,完成长时间、稳定的信号采集与传输。对于需要进行神经刺激的系统而言,采集与刺激之间的时序控制同样至关重要。
在殷明看来,脑机接口要从实验验证真正走向临床应用,必须解决核心芯片的自主研发问题。神芯科技正是围绕这一方向展开布局,重点推进高通量神经信号采集、闭环神经调控、超低功耗无线传输等芯片技术。
64通道采集刺激一体化,实现0.5毫秒以内原位闭环
在本次演讲中,殷明重点介绍了一款已经迭代至第四代的闭环采集刺激芯片。

与传统单一功能的神经信号采集芯片不同,这款芯片将信号采集和神经刺激功能集成在一起,具备64个通道,每个通道均配置采集和刺激模块,能够在同一芯片上实现神经信号的采集与刺激控制。
其核心价值在于实现原位闭环。
传统神经调控系统通常采用开环方式,即按照预设参数对神经组织进行刺激,系统并不能及时根据神经活动状态调整刺激行为。而在闭环脑机接口中,系统需要先采集神经信号,再根据反馈信息进行分析和判断,进而调整刺激参数,形成动态反馈机制。
这对芯片的响应速度提出了很高要求。
殷明介绍,团队研发的这款芯片将采集与刺激之间的切换时间控制在0.5毫秒以内。通过缩短信号采集和刺激调控之间的时间间隔,使系统能够更及时地响应神经活动,为构建更加接近自然神经系统反馈机制的闭环控制提供硬件基础。
这一能力对于神经损伤康复具有重要意义。
以脊髓损伤为例,传统刺激方案往往是在损伤部位或相关神经通路进行相对固定的电刺激,属于典型的开环调控。而闭环系统则能够根据神经信号的变化实时调整刺激,实现不同神经通路之间更加精准的协同。
殷明认为,只有当采集、判断和刺激之间的反馈足够迅速,才有可能更好地利用神经系统自身的可塑性,帮助受损神经通路恢复功能。
在技术验证方面,团队已经开展了小鼠实验,使用常见的威斯电子阵列进行神经信号采集与多通道独立刺激控制测试。实验中,芯片能够采集神经脉冲信号,并实现不同通道之间的独立刺激控制。测试参数包括100微安刺激电流、200微秒脉宽等,相关实测数据验证了采集与刺激的快速切换能力,响应时间控制在0.5毫秒以内。
从技术路径看,这款芯片的意义不只是把采集和刺激两个功能集成到一起,更重要的是通过芯片级的时序控制,降低闭环系统的响应延迟,为植入式脑机接口在神经康复、神经调控等场景中的应用提供新的硬件选择。
1024通道、18毫安功耗,面向下一代高通量脑机接口
如果说64通道闭环芯片重点解决的是神经信号采集与刺激之间的实时反馈问题,那么殷明介绍的另一款1024通道芯片,则瞄准了脑机接口未来发展的另一个核心需求:高通量神经数据获取。
随着脑机接口研究不断深入,研究人员需要获取更加丰富的神经活动数据,以提升神经信号解码的精度、稳定性和泛化能力。这与人工智能的发展路径有相似之处:高质量、大规模的数据积累,是提升算法性能的重要基础。
但对于植入式脑机接口而言,通道数量增加并不意味着简单地增加采集电路。通道越多,芯片需要处理的数据量越大,功耗、体积和数据传输带宽也会随之面临更大压力。
针对这一问题,神芯科技研发了1024通道采集传输一体化芯片。

殷明介绍,这款芯片具备1024个神经信号采集通道,能够支持原始神经数据的完整传输。其突出特点是体积小、功耗低,在包含无线传输功能的情况下,功耗仅为18毫安(按演讲披露的指标)。
对于植入式脑机接口而言,功耗直接关系到设备的供电设计、散热、长期运行稳定性以及整体植入体积。特别是在高通道数应用中,如何避免通道数量增加带来的功耗快速攀升,是芯片设计必须解决的问题。
这款1024通道芯片通过高集成度设计,将多通道信号采集与数据传输整合在一起,试图在高通量数据获取和低功耗之间取得平衡。
除了核心采集能力,团队还围绕植入式应用开展了多项功能验证,包括带宽测试、电极阻抗测试、同步信号输出、复用信号测试以及模拟信号输入测试等。
在通信方式上,芯片支持单线通信、红外通信和常规无线通信等多种模式,并能够通过手动切换实现有线与无线传输模式之间的转换。相关测试还验证了红外传输在遮挡等情况下的工作状态,为不同植入式应用场景下的通信方案选择提供了更多灵活性。
据殷明介绍,目前这款芯片已经进入Beta测试阶段,并陆续送往下游应用客户进行适配验证。
从64通道闭环控制到1024通道高通量采集,两款芯片分别面向脑机接口的实时神经调控和大规模神经数据获取需求,也体现出团队对植入式脑机接口底层硬件的不同技术方向布局。
从芯片研发到产业协同,加快脑机接口成果转化
脑机接口的产业化并非单一芯片产品能够完成,还需要电极、封装、无线通信、算法、系统集成以及临床资源等多个环节协同推进。
殷明表示,神芯科技目前已经服务超过40家客户,涵盖国内相关企业和科研机构,并通过创新创业赛事等平台持续提升技术影响力。团队也在积极推动芯片产品与下游应用场景对接,加快从研发验证向产业应用过渡。
在科研与临床资源方面,海南大学已经建设脑机接口科研平台,拥有猕猴实验验证平台,并与临床医疗机构开展相关研究和应用探索。殷明介绍,海南大学脑机接口科研平台拥有约10万平方米科研空间、16支相关团队,并具备临床转化医院等资源,为脑机接口技术研发、动物实验和临床研究提供支撑。
这也为海南发展脑机接口产业提供了一个值得关注的切入点:以高校科研平台为基础,以芯片等核心硬件自主研发为突破口,再通过临床机构和产业链企业的协同,推动技术成果走向实际应用。
从全球脑机接口产业的发展趋势来看,行业竞争正在从单一的神经信号采集设备,逐步延伸到芯片、算法、系统架构和临床应用的综合竞争。尤其是植入式脑机接口,其技术门槛不仅在于能否采集到神经信号,更在于能否实现高精度、低功耗、低延迟的持续运行,以及能否形成安全、可靠、可验证的临床解决方案。
殷明团队此次展示的两款芯片,分别从原位闭环和高通量采集两个方向切入,回应了脑机接口产业在实时神经调控与大规模数据获取方面的关键需求。
随着脑机接口逐步走向临床,核心芯片的自主研发将成为产业链完善的重要一环。如何进一步提升芯片性能、完成更大规模的临床验证,并与电极、算法及整机系统形成协同,将决定相关技术能否真正转化为具有竞争力的产品。
对于海南而言,借助高校科研、临床资源与本土创新企业的联动,脑机接口有望成为智慧医疗与康复产业中一个值得持续投入的技术方向。
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