文｜半導體產業縱橫

隨著科技發展，腦機接口技術正逐漸從科幻走向現實，成為全球矚目的焦點。腦機接口作為一種直接連接大腦與外部設備的前沿技術，使得人機交互能夠擺脫傳統肌肉或語言指令的束縛，僅憑大腦發出的神經信號便可實現。

而這一技術的核心組件——腦機芯片，正發揮著關鍵作用，不斷釋放利好。

什么是腦機接口？

腦機接口的工作原理基于大腦神經元活動產生的電信號。大腦在進行思考、感知、運動等活動時，神經元之間會通過電信號進行信息傳遞。腦機接口系統通過特定的傳感器（神經電極）捕捉這些微弱的電信號，然后經過一系列復雜的處理和算法分析，將其轉換為計算機能夠理解的指令，從而實現對外部設備的控制。例如，癱瘓患者可以通過腦機接口，用大腦控制機械臂完成日常動作；游戲玩家能夠憑借意念操控游戲角色，獲得更加沉浸式的體驗。

目前，腦機接口技術依據"侵入性"程度，通常被劃分為非侵入式（腦外）、侵入式和半侵入式三大類型。非侵入式腦機接口最為常見，它通過將腦電帽佩戴在頭皮表面來采集大腦信號。這種方式操作簡便、無創，但其弊端也較為明顯，由于信號需要穿過頭皮、顱骨等多層組織，導致信號衰減嚴重，分辨率較低，所獲取的腦電信號清晰度有限，難以實現高精度的控制。侵入式腦機接口則是通過開顱手術，將微絲電極直接插入腦組織內部，從而能夠近距離獲取單個神經元活動的信號，具有極高的分辨率和準確性。然而，該方式對手術技術要求極高，存在手術感染風險，且電極作為異物植入大腦，容易引發人體免疫反應，導致信號衰減等問題。半侵入式腦機接口則介于兩者之間，它將電極植入顱骨內，但不深入腦組織，在一定程度上兼顧了信號質量和安全性。

不同類型的腦機接口在實際應用中各有優劣。在醫療康復領域，非侵入式腦機接口可用于輔助癱瘓患者進行康復訓練，幫助他們恢復部分運動功能；侵入式和半侵入式腦機接口則有望為嚴重神經系統疾病，如癲癇、帕金森病等，提供更精準的治療方案，通過神經調控來緩解癥狀。在娛樂游戲行業，腦機接口技術預計能夠為玩家帶來前所未有的沉浸式體驗，使游戲交互更加自然流暢。在智能家居控制方面，用戶只需通過大腦發出指令，就能輕松控制家中的各種電器設備，實現更加便捷的生活方式。

腦機芯片是腦機接口的關鍵技術

腦機芯片在腦機接口系統中占據著核心地位，堪稱整個系統的"大腦"。其主要功能是讀取大腦神經信號，并將這些生物電信號轉換為電子指令，為實現人機交互提供關鍵支持。具體而言，腦機芯片在信號采集、處理和傳輸等環節發揮著不可替代的作用。

在信號采集方面，腦機芯片需要具備高靈敏度和高精度的特性，能夠捕捉到極其微弱的大腦神經信號。由于大腦神經信號非常微弱，通常在微伏級別，且容易受到外界噪聲的干擾，因此采集芯片需要具備出色的噪聲抑制能力和高共模抑制比，以確保采集到的信號真實可靠。

信號處理是腦機芯片的另一項重要功能。采集到的大腦神經信號是復雜的模擬信號，需要經過芯片內部的一系列處理，如放大、濾波、模數轉換等，將其轉換為數字信號，以便計算機進行分析和處理。高性能的腦機芯片需要具備強大的并行處理能力，能夠快速、準確地對大量的神經信號進行處理和分析。例如，研發高性能、超低功耗腦信號處理芯片，強化并行處理能力，推動感知、計算和調節等功能的一體化集成，能夠大大提高腦機接口系統的響應速度和準確性。在這個過程中，芯片的算法優化也至關重要，通過先進的算法能夠更好地提取大腦信號中的有效信息，提高信號解碼的準確率。

信號傳輸環節同樣離不開腦機芯片的支持。經過處理的大腦信號需要傳輸到外部設備進行進一步的分析和控制，這就要求腦機芯片具備高效、穩定的通信能力。研發超低功耗、高速率、高可靠的通信芯片，能夠提升腦信號傳輸和抗干擾能力，確保信號在傳輸過程中的完整性和準確性。

全球競爭腦機芯片

在國際舞臺上，腦機接口芯片領域競爭激烈，諸多國家和科研團隊都在積極探索，取得了一系列令人矚目的成果。

美國在該領域起步較早，一直處于領先地位。埃隆?馬斯克創立的 Neuralink 公司便是其中的佼佼者，其致力于開發侵入式腦機接口技術。2024 年，Neuralink 完成首例人體試驗，受試者通過腦部植入物實現了對電腦鼠標的控制，引起了全球轟動。

美國的 Synchron 公司也在腦機接口領域也取得了重要進展。2022年12月，Synchron宣布了一輪7500萬美元的融資，其中包括來自微軟創始人比爾·蓋茨和亞馬遜創始人杰夫·貝佐斯的投資公司的資金。2025年5月，據報道，蘋果公司與初創公司Synchron合作研發新型腦機接口，以幫助殘疾人使用其設備。

此外，美國加州大學戴維斯分校醫療中心研發的新型腦機接口系統，成功將一名漸凍癥患者的腦電信號轉化為語音，準確率達 97%，在語音解碼方面達到了較高的水平。

在其他國家，英國、德國、日本等也在加大對腦機接口芯片技術的研發投入。英國的科研團隊在非侵入式腦機接口芯片的算法優化方面取得了一定成果，能夠更精準地從頭皮表面采集的微弱信號中提取有效信息。德國則側重于研發高穩定性的半侵入式腦機接口芯片，提高芯片與腦組織的兼容性，降低長期植入后的免疫反應風險。日本在芯片的微型化和低功耗設計上獨具優勢，致力于開發更小巧、更節能的腦機接口芯片，以適應可穿戴設備等應用場景的需求。

政策助力腦機芯片發展

腦機接口技術作為新一代人機交互和人機混合智能的前沿領域，具有巨大的發展潛力和應用前景，受到了各國政府的高度重視。我國政府也積極出臺相關政策，大力推動腦機接口產業的創新發展，為腦機芯片的研發和應用提供了有力的政策支持。

日前，工業和信息化部、國家發展改革委、教育部、國家衛生健康委、國務院國資委、中國科學院、國家藥監局等多部門聯合發布了《關于推動腦機接口產業創新發展的實施意見》。《意見》明確提出，突破關鍵腦機芯片。發展高通道、高速率腦信號采集芯片，強化模數轉換、通道管理和噪聲抑制，增強腦信號采集放大能力。研發高性能、超低功耗腦信號處理芯片，強化并行處理能力，推動感知、計算和調節等功能的一體化集成。研發超低功耗、高速率、高可靠的通信芯片，提升腦信號傳輸和抗干擾能力。

實際上，今年以來，各地政府便出臺了一系列具體的扶持政策。

北京發布《加快北京市腦機接口創新發展行動方案(2025-2030年)》，目標2030年實現腦機接口創新產品在醫療、康養、工業、教育等領域的規模化商用；上海印發《上海市腦機接口未來產業培育行動方案（2025-2030年）》，目標2030年前腦機接口產品全面實現臨床應用；廣東省提出加快腦科學與腦機接口、類器官等技術突破和產業化；四川印發《四川省腦機接口及人機交互產業攻堅突破行動計劃（2025—2030年）》，目標2030年產品實現規模化生產應用，開展侵入式腦機接口手術3000例/年。

政策的大力支持為腦機芯片的發展注入了強大動力。一方面，政策引導了大量的資金投入到腦機接口芯片的研發領域，為科研機構和企業提供了充足的研發經費，有助于開展前沿技術研究和關鍵技術攻關。另一方面，政策的出臺吸引了更多的人才投身于腦機接口芯片的研發工作，促進了跨學科人才的交流與合作。腦機接口芯片的研發涉及到神經科學、電子工程、計算機科學等多個學科領域，需要大量具備跨學科知識和技能的人才。政策的激勵作用使得更多優秀人才匯聚到這一領域，為腦機芯片的創新發展提供了智力支持。

國產腦機接口芯片實現新突破

盡管我國在半侵入式和侵入式腦機接口技術上起步相對較晚，但近年來，憑借著科研人員的不懈努力和創新精神，取得了令人矚目的發展成果，多個腦機接口技術團隊成功實現了新的突破，尤其是在國產腦機接口芯片領域，展現出了強大的實力和潛力。

今年四月份，海南大學正式發布了自主研發的植入式腦機接口（BCI）核心技術與系列產品，在全球范圍內引起了廣泛關注。該系列產品包括三大核心芯片：SX-R128S4高通量神經信號采集芯片、SX-S32高自由度神經調控芯片和SX-WD60低功耗無線傳輸芯片。

其中，SX-R128S4高通量神經信號采集及刺激芯片具備高通量采集和刺激功能，其128通道的設計使其在通道數上達到了國際領先水平，是目前商用神經信號采集芯片通道數的兩倍之多，能夠更全面、精準地采集神經信號。同時，該芯片在性能提升的同時，功耗降低了80%以上，體積縮小了50%，極大地提高了芯片的能效比和便攜性。SX-S32高自由度神經調控芯片支持32通道獨立設置刺激參數，通過仿生脈沖波形設計，可實現對特定神經通路的精準調控，為帕金森病、癲癇等神經疾病治療提供新方案。SX-WD60低功耗無線傳輸芯片結合神經元定位系統，在微米級精度定位神經靶點的同時，實現數據實時傳輸與設備遠程供電，整體功耗較國際同類產品降低40%，顯著延長植入設備使用壽命。

此外，作為北京科研工作者自主研發的智能腦機系統，"北腦一號"也取得了重要進展。近期，"北腦一號"在北京大學第一醫院、首都醫科大學宣武醫院、首都醫科大學附屬北京天壇醫院，完成了國際首批柔性高通量半侵入式無線全植入腦機系統的人體植入。患者術后恢復良好，設備有效通道數達到98%以上。通過使用"北腦一號"智能腦機系統，癱瘓患者能夠隔空操控計算機、機械臂，甚至驅動肌肉刺激裝置，促進自身肢體運動功能逐漸康復。這一成果展示了我國在半侵入式腦機接口技術及芯片應用方面的領先水平，為癱瘓患者等特殊群體帶來了新的希望。

腦機芯片產業化落地開始

2025年6月，全球腦機接口產業迎來歷史性轉折點——美國FDA全面批準Neuralink植入式設備進入商業市場。消息公布后，相關概念股單日平均漲幅超過15%，腦機接口領域融資額季度環比激增200%。

此外，2025年3月腦機接口技術首次被國家醫保局設立為獨立收費項目，隨后湖北省醫保局發布全國首個腦機接口醫療服務價格。這也意味著，腦機芯片正式開啟產業化進程。

從半導體產業需求來看，腦機接口芯片的發展為半導體行業帶來了新的機遇和挑戰。在芯片設計方面，需要開發專門針對腦機接口應用的定制化芯片，集成信號采集、處理、傳輸等多種功能，實現高度的系統集成。這要求半導體設計企業深入了解腦機接口的技術需求和應用場景，投入更多的研發資源進行創新設計。在制造工藝上，為了滿足腦機接口芯片對高靈敏度、低功耗、微型化的要求，需要采用先進的半導體制造工藝，如更先進的光刻技術、三維集成技術等，以提高芯片的性能和集成度，減小芯片的尺寸和功耗。同時，封裝技術也至關重要，需要開發能夠適應生物體內環境、具有良好生物相容性的封裝材料和技術，保護芯片免受生物體內復雜環境的影響，確保芯片的長期穩定性和可靠性。

此外，腦機接口芯片的大規模應用還需要半導體產業建立完善的產業鏈配套體系。從芯片設計、制造、封裝測試到終端應用，各個環節需要緊密協作，形成高效的產業生態。這將促進半導體產業與神經科學、醫療設備、人工智能等多個領域的深度融合，推動跨學科技術創新，為半導體產業開辟新的市場空間和發展方向。