脑机芯片迎来商业化元年

文 | 半导体产业纵横

随着科技发展，脑机接口技术正逐渐从科幻走向现实，成为全球瞩目的焦点。脑机接口作为一种直接连接大脑与外部设备的前沿技术，使得人机交互能够摆脱传统肌肉或语言指令的束缚，仅凭大脑发出的神经信号便可实现。

而这一技术的核心组件——脑机芯片，正发挥着关键作用，不断释放利好。

什么是脑机接口？

脑机接口的工作原理基于大脑神经元活动产生的电信号。大脑在进行思考、感知、运动等活动时，神经元之间会通过电信号进行信息传递。脑机接口系统通过特定的传感器（神经电极）捕捉这些微弱的电信号，然后经过一系列复杂的处理和算法分析，将其转换为计算机能够理解的指令，从而实现对外部设备的控制。例如，瘫痪患者可以通过脑机接口，用大脑控制机械臂完成日常动作；游戏玩家能够凭借意念操控游戏角色，获得更加沉浸式的体验。

目前，脑机接口技术依据“侵入性”程度，通常被划分为非侵入式（脑外）、侵入式和半侵入式三大类型。非侵入式脑机接口最为常见，它通过将脑电帽佩戴在头皮表面来采集大脑信号。这种方式操作简便、无创，但其弊端也较为明显，由于信号需要穿过头皮、颅骨等多层组织，导致信号衰减严重，分辨率较低，所获取的脑电信号清晰度有限，难以实现高精度的控制。侵入式脑机接口则是通过开颅手术，将微丝电极直接插入脑组织内部，从而能够近距离获取单个神经元活动的信号，具有极高的分辨率和准确性。然而，该方式对手术技术要求极高，存在手术感染风险，且电极作为异物植入大脑，容易引发人体免疫反应，导致信号衰减等问题。半侵入式脑机接口则介于两者之间，它将电极植入颅骨内，但不深入脑组织，在一定程度上兼顾了信号质量和安全性。

不同类型的脑机接口在实际应用中各有优劣。在医疗康复领域，非侵入式脑机接口可用于辅助瘫痪患者进行康复训练，帮助他们恢复部分运动功能；侵入式和半侵入式脑机接口则有望为严重神经系统疾病，如癫痫、帕金森病等，提供更精准的治疗方案，通过神经调控来缓解症状。在娱乐游戏行业，脑机接口技术预计能够为玩家带来前所未有的沉浸式体验，使游戏交互更加自然流畅。在智能家居控制方面，用户只需通过大脑发出指令，就能轻松控制家中的各种电器设备，实现更加便捷的生活方式。

脑机芯片是脑机接口的关键技术

脑机芯片在脑机接口系统中占据着核心地位，堪称整个系统的“大脑”。其主要功能是读取大脑神经信号，并将这些生物电信号转换为电子指令，为实现人机交互提供关键支持。具体而言，脑机芯片在信号采集、处理和传输等环节发挥着不可替代的作用。

在信号采集方面，脑机芯片需要具备高灵敏度和高精度的特性，能够捕捉到极其微弱的大脑神经信号。由于大脑神经信号非常微弱，通常在微伏级别，且容易受到外界噪声的干扰，因此采集芯片需要具备出色的噪声抑制能力和高共模抑制比，以确保采集到的信号真实可靠。

信号处理是脑机芯片的另一项重要功能。采集到的大脑神经信号是复杂的模拟信号，需要经过芯片内部的一系列处理，如放大、滤波、模数转换等，将其转换为数字信号，以便计算机进行分析和处理。高性能的脑机芯片需要具备强大的并行处理能力，能够快速、准确地对大量的神经信号进行处理和分析。例如，研发高性能、超低功耗脑信号处理芯片，强化并行处理能力，推动感知、计算和调节等功能的一体化集成，能够大大提高脑机接口系统的响应速度和准确性。在这个过程中，芯片的算法优化也至关重要，通过先进的算法能够更好地提取大脑信号中的有效信息，提高信号解码的准确率。

信号传输环节同样离不开脑机芯片的支持。经过处理的大脑信号需要传输到外部设备进行进一步的分析和控制，这就要求脑机芯片具备高效、稳定的通信能力。研发超低功耗、高速率、高可靠的通信芯片，能够提升脑信号传输和抗干扰能力，确保信号在传输过程中的完整性和准确性。

全球竞争脑机芯片

在国际舞台上，脑机接口芯片领域竞争激烈，诸多国家和科研团队都在积极探索，取得了一系列令人瞩目的成果。

美国在该领域起步较早，一直处于领先地位。埃隆・马斯克创立的 Neuralink 公司便是其中的佼佼者，其致力于开发侵入式脑机接口技术。2024 年，Neuralink 完成首例人体试验，受试者通过脑部植入物实现了对电脑鼠标的控制，引起了全球轰动。

美国的 Synchron 公司也在脑机接口领域也取得了重要进展。2022年12月，Synchron宣布了一轮7500万美元的融资，其中包括来自微软创始人比尔·盖茨和亚马逊创始人杰夫·贝佐斯的投资公司的资金。2025年5月，据报道，苹果公司与初创公司Synchron合作研发新型脑机接口，以帮助残疾人使用其设备。

此外，美国加州大学戴维斯分校医疗中心研发的新型脑机接口系统，成功将一名渐冻症患者的脑电信号转化为语音，准确率达 97%，在语音解码方面达到了较高的水平。

在其他国家，英国、德国、日本等也在加大对脑机接口芯片技术的研发投入。英国的科研团队在非侵入式脑机接口芯片的算法优化方面取得了一定成果，能够更精准地从头皮表面采集的微弱信号中提取有效信息。德国则侧重于研发高稳定性的半侵入式脑机接口芯片，提高芯片与脑组织的兼容性，降低长期植入后的免疫反应风险。日本在芯片的微型化和低功耗设计上独具优势，致力于开发更小巧、更节能的脑机接口芯片，以适应可穿戴设备等应用场景的需求。

政策助力脑机芯片发展

脑机接口技术作为新一代人机交互和人机混合智能的前沿领域，具有巨大的发展潜力和应用前景，受到了各国政府的高度重视。我国政府也积极出台相关政策，大力推动脑机接口产业的创新发展，为脑机芯片的研发和应用提供了有力的政策支持。

日前，工业和信息化部、国家发展改革委、教育部、国家卫生健康委、国务院国资委、中国科学院、国家药监局等多部门联合发布了《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》。《意见》明确提出，突破关键脑机芯片。发展高通道、高速率脑信号采集芯片，强化模数转换、通道管理和噪声抑制，增强脑信号采集放大能力。研发高性能、超低功耗脑信号处理芯片，强化并行处理能力，推动感知、计算和调节等功能的一体化集成。研发超低功耗、高速率、高可靠的通信芯片，提升脑信号传输和抗干扰能力。

实际上，今年以来，各地政府便出台了一系列具体的扶持政策。

北京发布《加快北京市脑机接口创新发展行动方案(2025-2030年)》，目标2030年实现脑机接口创新产品在医疗、康养、工业、教育等领域的规模化商用；上海印发《上海市脑机接口未来产业培育行动方案（2025-2030年）》，目标2030年前脑机接口产品全面实现临床应用；广东省提出加快脑科学与脑机接口、类器官等技术突破和产业化；四川印发《四川省脑机接口及人机交互产业攻坚突破行动计划（2025—2030年）》，目标2030年产品实现规模化生产应用，开展侵入式脑机接口手术3000例/年。

政策的大力支持为脑机芯片的发展注入了强大动力。一方面，政策引导了大量的资金投入到脑机接口芯片的研发领域，为科研机构和企业提供了充足的研发经费，有助于开展前沿技术研究和关键技术攻关。另一方面，政策的出台吸引了更多的人才投身于脑机接口芯片的研发工作，促进了跨学科人才的交流与合作。脑机接口芯片的研发涉及到神经科学、电子工程、计算机科学等多个学科领域，需要大量具备跨学科知识和技能的人才。政策的激励作用使得更多优秀人才汇聚到这一领域，为脑机芯片的创新发展提供了智力支持。

国产脑机接口芯片实现新突破

尽管我国在半侵入式和侵入式脑机接口技术上起步相对较晚，但近年来，凭借着科研人员的不懈努力和创新精神，取得了令人瞩目的发展成果，多个脑机接口技术团队成功实现了新的突破，尤其是在国产脑机接口芯片领域，展现出了强大的实力和潜力。

今年四月份，海南大学正式发布了自主研发的植入式脑机接口（BCI）核心技术与系列产品，在全球范围内引起了广泛关注。该系列产品包括三大核心芯片：SX-R128S4高通量神经信号采集芯片、SX-S32高自由度神经调控芯片和SX-WD60低功耗无线传输芯片。

其中，SX-R128S4高通量神经信号采集及刺激芯片具备高通量采集和刺激功能，其128通道的设计使其在通道数上达到了国际领先水平，是目前商用神经信号采集芯片通道数的两倍之多，能够更全面、精准地采集神经信号。同时，该芯片在性能提升的同时，功耗降低了80%以上，体积缩小了50%，极大地提高了芯片的能效比和便携性。SX-S32高自由度神经调控芯片支持32通道独立设置刺激参数，通过仿生脉冲波形设计，可实现对特定神经通路的精准调控，为帕金森病、癫痫等神经疾病治疗提供新方案。SX-WD60低功耗无线传输芯片结合神经元定位系统，在微米级精度定位神经靶点的同时，实现数据实时传输与设备远程供电，整体功耗较国际同类产品降低40%，显著延长植入设备使用寿命。

此外，作为北京科研工作者自主研发的智能脑机系统，“北脑一号”也取得了重要进展。近期，“北脑一号”在北京大学第一医院、首都医科大学宣武医院、首都医科大学附属北京天坛医院，完成了国际首批柔性高通量半侵入式无线全植入脑机系统的人体植入。患者术后恢复良好，设备有效通道数达到98%以上。通过使用“北脑一号”智能脑机系统，瘫痪患者能够隔空操控计算机、机械臂，甚至驱动肌肉刺激装置，促进自身肢体运动功能逐渐康复。这一成果展示了我国在半侵入式脑机接口技术及芯片应用方面的领先水平，为瘫痪患者等特殊群体带来了新的希望。

脑机芯片产业化落地开始

2025年6月，全球脑机接口产业迎来历史性转折点——美国FDA全面批准Neuralink植入式设备进入商业市场。消息公布后，相关概念股单日平均涨幅超过15%，脑机接口领域融资额季度环比激增200%。

此外，2025年3月脑机接口技术首次被国家医保局设立为独立收费项目，随后湖北省医保局发布全国首个脑机接口医疗服务价格。这也意味着，脑机芯片正式开启产业化进程。

从半导体产业需求来看，脑机接口芯片的发展为半导体行业带来了新的机遇和挑战。在芯片设计方面，需要开发专门针对脑机接口应用的定制化芯片，集成信号采集、处理、传输等多种功能，实现高度的系统集成。这要求半导体设计企业深入了解脑机接口的技术需求和应用场景，投入更多的研发资源进行创新设计。在制造工艺上，为了满足脑机接口芯片对高灵敏度、低功耗、微型化的要求，需要采用先进的半导体制造工艺，如更先进的光刻技术、三维集成技术等，以提高芯片的性能和集成度，减小芯片的尺寸和功耗。同时，封装技术也至关重要，需要开发能够适应生物体内环境、具有良好生物相容性的封装材料和技术，保护芯片免受生物体内复杂环境的影响，确保芯片的长期稳定性和可靠性。

此外，脑机接口芯片的大规模应用还需要半导体产业建立完善的产业链配套体系。从芯片设计、制造、封装测试到终端应用，各个环节需要紧密协作，形成高效的产业生态。这将促进半导体产业与神经科学、医疗设备、人工智能等多个领域的深度融合，推动跨学科技术创新，为半导体产业开辟新的市场空间和发展方向。