脑机接口芯片“不可能三角”开始松动:系统级扩展打开临床空间
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来源:36kr
脑机接口芯片面临通道数、功耗、噪声的“不可能三角”约束,国产芯片领先指标集中在科研侧,千通道需系统级实现,技术路线决定取舍,产业化节奏取决于芯片突破。

表面看,BCI 正在快速进入临床。

2024 年 1 月,Neuralink 的 N1 植入体完成 PRIME 试验首例人体植入;同年 9 月 17 日,其 Blindsight 视觉皮层刺激设备拿到 FDA 突破性设备认定;2025 年 5 月 1 日,其语音恢复方向再获同类认定。国内一侧,2026 年 3 月 13 日,博睿康 NEO 获得国家药监局三类医疗器械注册证——按国家药监局及中国主流媒体报道口径,这是全球首个获批上市的侵入式脑机接口医疗器械。

但从脑机接口的芯片看,在各脑机接口厂商公开可查范围内,有三项核心指标:

1.通道数:能接多少路信号。

2.单通道功耗:每一路耗多少电。

3.输入参考噪声:芯片自己带来多少噪声。

至今没有一颗芯片,能同时把这三项都做到最优。这组约束,也是理解 BCI 从论文走到病房为何需要这么长时间的一把钥匙。

产业现状:医院、实验室、消费场景对芯片的要求各不相同

把"脑机接口"当成一个赛道看,里面其实分三条产品线,对芯片的要求差异极大,这也直接决定了各家厂商在"三角"上做取舍的方向。

医院端的临床应用:脊髓损伤辅助、渐冻症沟通辅助、癫痫闭环调控,是 BCI 最接近商业化的入口。

试验段的科研应用——高校和脑科学研究院要的是通道密度稳定、噪声低、SDK 开放。功耗和体积不是首要约束,重点是精度。

人机交互端的消费/工业应用——AR/VR 注意力监测、工业操作辅助、非侵入式 EEG 头环。这一波带火了“B端消费”概念,在这类应用下芯片需求是低功耗、低成本。

一个玩家从哪个场景切入,很大程度上决定了它优先在三角的哪一角做取舍——当然,头部玩家的场景边界正在模糊:Blackrock横跨科研与临床,Neuralink的长期目标指向消费级交互,脑虎科技则在临床、科研、消费三个方向同时铺开。

读这张表,"三角"的取舍比想象中更清楚,同时也能看出几项值得注意的行业特征:

其一,国产芯片的公开领先指标集中在"科研侧 + 模组级"。复旦 iBiCAS 的 64 通道无线芯片,官方披露的参数是:每通道功耗 340 nW、每通道输入参考噪声 6.7 µV、无线数据率 54 Mbps、13.56 MHz 单频段同时无线充电与指令传输、模组体积小于 3 cm³、总重不超过 3 g、配 15 mAh 纽扣电池可续航 24 小时以上,并获 2019 年 ISCAS 最佳论文奖。其当前定位是科研仪器与动物实验,尚未走临床注册路径——这是产品路线选择的结果。

其二,"千通道"落在系统级而非单芯片。Neuralink 白皮书披露单颗 ASIC 为 256 通道,而现行临床版系统级为 1024 通道——系统通道数由多颗 ASIC 级联实现。在单颗芯片上同时做到千通道级输入与极低单通道功耗,公开可查范围内尚无该类产品同时给出这两项参数。这恰恰是"三角"在产业层面的真实含义。

其三,技术路线大致决定了各家的取舍方位。血管介入式的 Synchron 为 16 通道,硬脑膜外的博睿康未披露通道数,半侵入式的脑虎以 256 通道电极阵列推进,侵入式的 Neuralink 则用 256 通道单芯片、1024 通道系统把规模推到最高。侵入越深、可触及的通道数上限越高,但需要面对的功耗与噪声压力也越大。换句话说,各家并非做不到三角里的某一角,而是先按自己的技术路线选定了要站在哪个角上——这也是同一条赛道里,不同路线企业的芯片指标看起来常常“不在一个量级”的原因。

综合来看,三角的三个顶点各自卡着一类临床落地:通道数决定精细动作能解码到什么程度,功耗决定器件能否长期植入、走向全无线化,噪声决定解码能保真到什么水平。眼下进展最快的是通道数这一角——临床在用的 96–256 通道阵列已能支撑手部运动等基础解码,所以过去几年 BCI 的落地基本集中在“运动控制入门”;功耗与噪声这两角还没松动,长期植入稳定性、高保真解码与全无线无电池植入也因此都排在更靠后的位置。往前看同理:芯片在哪一角先松一格,对应的应用场景就往前推一步。

也就是说,BCI 的产业化节奏,本质上是芯片“不可能三角”被逐步松动的节奏。

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表格口径补充说明:

口径说明一(噪声):各家公开标注的单位与条件本来就不同——TI 标 µVpp、Neuralink 标 µVrms 并附带宽、复旦官方原文只写"6.7 µV"未说明是有效值还是峰峰值。这些数值彼此不可直接比较,也未做任何单位折算。表中保留原样,正是为了让读者看到真实披露口径的差异。

口径说明二(功耗):Intan datasheet 并未给出单一的"典型功耗"数字,只提供用于估算的动态模型参数(放大器按上截止频率计流、ADC 静态基线、ADC/MUX 按采样率计流),因此本表不代厂家给出估算结果。TI datasheet 同时列出"每通道 4.3 mW"与"整芯片 39–42 mW"两个官方口径,本表照录,不做统一。

口径说明三(增益):厂商标注方式不一,Intan 标倍数(192 固定),Neuralink 标 dB 范围(42.9–59.4),本表不作换算。此外"增益范围"与"增益精度、线性度、温漂"是不同概念,后者需另查噪声与失真数据。

口径说明四(通道):芯片通道、系统通道、电极通道是三个层级。Utah 单阵 96 电极,不等于数采系统的通道上限(NeuroPort 可选至 512);Synchron 的 16 是电极数与系统同步记录通道数,二者在配置参考通道时会有差异。

口径说明五(N1):2019 白皮书 Table 2 列有 System A 1536 通道、System B 3072 通道两个实验系统版本;现行 PRIME 临床版以 1024 电极、64 线程为官方口径。白皮书披露单颗 ASIC 为 256 通道,系统级通道数通过多颗 ASIC 级联实现。

口径说明六(脑虎):《Advanced Science》论文口径为"超柔性 256 通道电极阵列,密度 64 通道/cm²",这是电极阵列的通道数;配套采集芯片的通道数未在论文或官网 specs 中检索到,故标"未公开"。公司公开 roadmap 中提及的更大规模深部电极为设计与制造口径,不计入本表。

口径说明七("未公开"的含义):仅表示在本次检索的官方数据表格、厂商官网、同行评议文献与监管批件中未找到该参数;不代表该参数不存在,也不代表厂家未掌握。

数据来源汇总

1. Musk E et al., An Integrated Brain-Machine Interface Platform With Thousands of Channels, J Med Internet Res 2019, DOI 10.2196/16194(Neuralink 白皮书,Table 1 / Table 2)

2. Neuralink, PRIME Study Progress Update 及官网 N1 Implant 页面(1,024 electrodes / 64 threads)

3. Intan Technologies, RHD2000 Series Digital Electrophysiology Interface Chips Datasheet, 2012-12-11(2023-12-08 更新)

4. Intan Technologies, FAQ: Amplifier Gain, 2017-04-03(增益固定于 192)

5. Hall TM, PhD Thesis, Newcastle University 2018(引 Intan 2013 功耗模型参数)

6. Texas Instruments, ADS1299-x Low-Noise 4/6/8-Channel 24-Bit ADC for EEG and Biopotential Measurements, SBAS499C

7. Nason-Tomaszewski et al., Power-saving design opportunities for wireless intracortical brain computer interfaces, PMC8286886

8. Blackrock Neurotech, NeuroPort Data Acquisition 产品页(Channel Options: 32/64/96/128/256/512)

9. Blackrock Neurotech, CerePlex W 产品页 spec(96 channels;Input Frequency Range 0.3 Hz–7.5 kHz)

10. Journal of Neural Engineering 2025, PMC11956166(Stentrode:16 platinum electrodes, 8×40 mm nitinol scaffold)

11. Oxley TJ et al., 2021(Stentrode 首次人体与器械描述)

12. 中国科学院上海微系统所 + 脑虎科技 + 复旦大学附属华山医院,Advanced Science 2025-09(256 通道柔性 μECoG 电极阵列,64 通道/cm²);解放日报 2025-09-12 转载

13. 复旦大学类脑芯片与片上智能研究院(iBiCAS)官网(全无线 64 通道神经接口芯片;340 nW/通道;6.7 µV;54 Mbps;13.56 MHz;<3 cm³;<3 g;24 h 续航;ISCAS 2019 最佳论文奖)

14. 国家药品监督管理局 2026-03-13 批件信息(博睿康 NEO);经济日报 2026-03-13、青年报 2026-03-13

15. NeuroPace RNS 系统 FDA 批准信息(2013-11)

16. Neuralink PRIME 进展更新(2026-01:截至 2026 年初约 28 例植入;参与者最高打字速度约 40 WPM)

17. Neuron 2025, Neuropixels Ultra(SNR–isolated yield 关系)

18. BCI Intel, BCI Implant Count(Blackrock Utah 阵列自 2004 年起累计人体植入 40+ 例)