过去几年，随着脑机接口技术快速发展，公众更多关注的是植入式脑机接口、神经调控、脑控机械臂等应用突破，而真正支撑这些技术走向临床和产业化的底层能力——脑机接口芯片，却始终处于聚光灯之外。
无论是神经信号采集、神经刺激、闭环调控，还是无线通信、低功耗管理，几乎所有脑机接口系统最终都需要通过专用芯片完成。芯片既决定了系统能够"读取"多少神经信号，也决定了系统能否精准、安全地"写回"神经系统。从某种意义上说，脑机接口芯片不是产业链中的一个普通器件，而是整个脑机接口系统的大脑和神经中枢。
第一次破局：从高度依赖进口，到迈出自主可控第一步
看脑机接口的发展，大众很容易认为国产脑机接口芯片的发展是顺理成章的事情。但事实上，仅仅几年以前，国内脑机接口芯片还高度依赖国外进口。
为什么一定要有国产脑机接口芯片？
脑机接口社区带着这个问题，采访了神芯科技创始人、海南大学教授殷明。2020年，殷明教授回国组建团队时，国内脑机接口芯片仍高度依赖进口，国外企业长期占据市场主导地位。对于脑机接口这样关系未来医疗器械、人机交互以及国家战略科技布局的重要技术而言，底层芯片长期依赖国外供应，意味着产业发展的主动权始终掌握在别人手中。
神芯科技创始人殷明
这种"卡脖子"风险，并不像GPU那样容易被大众关注，却同样真实存在。脑机接口系统中的采集芯片、刺激芯片承担着神经信号放大、滤波、采样、刺激输出等核心功能。殷教授认为“没有自主芯片，就意味着核心器件无法真正自主可控。”
正是在这样的背景下，2020年殷明教授回国组建团队布局脑机接口芯片，希望推动国产脑机接口芯片从科研芯片走向"能应用"的产业芯片。
脑机接口芯片国产化挑战有多大？殷明教授并不认为脑机接口芯片无法实现国产替代。相反，他认为这一领域主要采用低功耗、低噪声模拟工艺，工艺本身已经相对成熟；随着国家持续支持集成电路和脑科学发展，芯片设计人才也在快速积累，高密度封装能力同样逐渐完善。真正的问题，并不在于"能不能做"，而在于"怎样把它做好"。
因此，中国脑机接口芯片的第一步破局，是首先建立自主可控的底层能力，让整个产业拥有自己的技术底座。
第二次破局：真正困难的，不是把芯片做出来，而是把芯片做到能用
如果说学术芯片解决的是"有没有"的问题，那么产业化真正面对的，则是"好不好用"的问题。
学术芯片与产业芯片的差距在哪？
谈到芯片产业化时，殷明强调一个常被外界忽略的事实：学术芯片和产业芯片，本质上是两种完全不同的产品。
科研阶段的芯片，更多验证的是技术路线是否可行。一次实验能够正常运行，就足以证明设计思路正确。而产业产品则完全不同，它不仅需要性能达标，更需要在成千上万颗芯片中保持一致性，需要适应不同环境、不同设备、不同客户的使用场景。
一颗真正能够商业化的脑机接口芯片，需要保证超过99.9%的良率，需要建立完整的研发、生产、测试、质量控制、售后服务和持续迭代体系。甚至在整个产品开发过程中，真正用于质量保证和可靠性验证的时间，可能占到50%甚至60%至70%。
这也是国内很多高端芯片容易被忽视的一点。
很多人看到研究中的性能指标，就认为产品已经成熟。但实际上，从实验室样片到真正能够批量供货，中间隔着的是数年甚至十余年的工程积累。
殷教授举了一个非常典型的例子。国外同类脑机接口芯片最早从2003年前后开始持续迭代，已经经历十几代产品的发展，因此产品稳定性极高。用户评价它们时，并不是因为功耗最低，也不是价格最低，而是"任何环境下都能稳定工作，技术手册上的参数和实际测试完全一致"。
相比之下，国产脑机接口芯片真正需要补课的，并不是设计能力，而是产业成熟度。
这意味着，中国脑机接口芯片真正需要完成的第二次破局，是从"科研成果"成长为"工业产品"。
第三次破局：从单向采集，迈向真正的闭环脑机接口
随着脑机接口的发展，产业对于芯片的要求也在不断发生变化。
早期脑机接口系统，更多关注的是神经信号采集，即如何从大脑读取信息，实现脑控光标、脑控机械臂等功能。
随后，神经刺激技术不断发展，芯片开始承担神经调控任务。
而未来的发展方向，则不再是采集芯片和刺激芯片各自独立，而是两者逐渐融合，形成真正意义上的闭环脑机接口。
在殷明看来，脑本身就是一个天然的双向系统，因此未来脑机接口一定既能够读取神经信号，也能够向神经系统写入信息。未来大量传统开环神经调控方式，都将逐步向反应式、自适应、闭环式神经调控演进，从而显著提升神经调控的精准度和有效性。
例如，在脑控机械手抓取物体时，仅依赖运动皮层信号虽然能够完成动作控制，但由于缺乏触觉反馈，很容易出现抓握过紧或过松的问题。
如果系统能够实时采集压力传感器信息，再通过刺激感觉皮层，将触觉重新反馈给大脑，整个抓握过程便能够形成完整闭环，实现更加自然、更精准的人机交互。
这种变化意味着，未来脑机接口芯片竞争的重点，不再只是采集通道数量，而是能否支撑真正的神经闭环。
第四次破局：性能竞争开始进入系统能力时代
过去几年，脑机接口芯片竞争通常围绕几个关键词展开：高通道数、低功耗、小尺寸、低噪声。
但事实上，这些指标之间并不存在可以无限优化的关系。
通道数增加，意味着功耗增加；功耗增加，则会带来组织温升；为了降低噪声，需要更多的功耗和更大的输入晶体管，而更大的尺寸又意味着植入创伤增加。因此，高通道、低功耗、小尺寸、低噪声之间，本质上是一组相互制约、需要不断权衡的工程问题。
以神芯科技发布的产品为例，目前已经形成了覆盖采集、刺激以及采集刺激一体化的产品布局，包括128通道采集芯片、刺激芯片以及采集刺激闭环芯片。其中，128通道采集芯片噪声达到3.3微伏RMS，低于部分国际公开产品；采集刺激一体化芯片则为神经编解码和闭环研究提供了新的技术平台。
针对芯片功耗，殷明有着自己的理解。他认为，目前不少产品在宣传功耗时，仅统计芯片核心部分，而未将I/O、高速数据传输、控制模块等系统级功耗纳入计算，因此单纯比较芯片核心功耗数字意义并不大。对于脑机接口芯片而言，更有价值的指标应是完整系统功耗，只有在相同统计口径下进行比较，才能真实反映芯片的整体能效水平。以最新研发的1024通道系统芯片为例，在包含I/O接口、无线传输等完整系统状态下，该款芯片总功耗仅为18毫瓦，
从工程角度来看，低功耗不仅意味着更长续航，更意味着更低组织温升、更小无线供能压力以及更容易满足医疗器械审批要求。因此，功耗优化本质上关系着植入式脑机接口未来能否长期、安全运行。
与此同时，采集与刺激之间的快速切换能力同样开始成为评价闭环系统的重要指标。以神芯科技产品为例，采集到刺激、刺激到采集均能够在亚毫秒级完成快速切换，这对于脊髓闭环调控等需要实时反馈的应用尤为重要。反馈时间越接近人体天然神经反馈节律，神经康复效果理论上越接近自然状态。
可以看到，脑机接口芯片正在从单一参数竞争，逐渐进入系统能力竞争的新阶段。
真正的破局，不是一颗芯片，而是一个产业生态
当被问及中国脑机接口芯片与国际领先水平的差距时，殷明教授点出了一个现实的问题——产品成熟度。
国外企业经过十几年甚至二十年的持续迭代，已经完成了从实验室到产业化的长期积累。而国产脑机接口芯片虽然已经完成了自主研发的重要一步，但未来仍然需要更多真实应用场景、更大量客户反馈以及持续不断的产品迭代，才能真正成长为国际竞争力产品。
这也意味着，中国脑机接口芯片未来真正需要建立的，不只是几家优秀芯片公司，而是一个完整的产业生态：芯片企业持续研发，医疗器械企业率先采用，科研机构参与验证，医院开展临床应用，市场不断反馈需求，再推动下一代芯片持续升级。
只有形成这样的正向循环，国产脑机接口芯片才能不断积累成熟度，真正完成从"国产替代"到"国际竞争"的跨越。
从这个意义上看，中国脑机接口芯片的破局，并不是某一项技术指标首次达到国际领先，也不是推出一颗高通道数芯片，而是完成四个层次的持续突破：实现自主可控、完成产业化成熟、迈向双向闭环一体化、构建产业生态。
这条路或许不会很快，但它决定着未来中国脑机接口产业能够走多远。
以下是脑机接口社区专访殷明教授全文：
脑机接口社区：你是全球较早进入脑机接口芯片领域的研究者之一，20多年前便选择了这个方向。当时您看到了什么？
殷明：清华硕士毕业后申请出国，看到这个方向比较前沿，又正好结合了生物脑科学和电子工程的本行，觉得未来应用场景比较多，天花板也比较高，而且当时来看这个方向很有科幻感，就申请了，后来一直做了20多年。其实也没有说当时看到了多少别人没看到的东西，主要是兴趣驱动，觉得这个交叉方向有潜力。
脑机接口社区：脑机接口领域沉寂了很长时间，可以说是坐了很久的冷板凳。你是如何坚持下来的？
殷明：主要还是两方面。一是个人兴趣——我做的核心工作是脑机接口芯片设计，对低功耗、低噪声的模拟电路设计本身就很感兴趣。二是觉得这个方向确实有用，尤其在临床疾病治疗上，能够切实帮助到患者。
另外这个方向比较小众，换句话说就是没那么卷。2004年前后，全球做这个方向的也就二三十人。一直到马斯克入局之前，整个领域都不温不火。后来马斯克进来，全球跟着热起来，加上美国、欧洲、中国等相继推出脑科学计划，脑机接口逐渐成为其中的重要组成部分，参与的人越来越多。现在国家"十五五"也将其列为未来产业，投入持续加大。当时确实没想到那么多，就是凭着兴趣爱好，一路坚持下来了。
脑机接口社区：2020年回国，在海南大学组建团队。当时国内脑机接口芯片高度依赖进口，是什么让你判断中国必须要做出自主研发的脑机接口芯片？
殷明：首先是个人积累。到2020年，我已经在这个领域做了16年，对国外——美国、欧洲——做这个方向的团队比较了解，大概知道他们处于什么水平，觉得自己也能做到，而且能达到同等水平。
其次是工艺门槛并不像GPU那样要求极端先进的制程。脑机接口前端芯片主要强调低功耗、低噪声，用比较成熟的模拟工艺就可以实现，核心难点在于设计本身。凭借多年积累，我觉得我们做出来不会比国外差多少。
此外，芯片是核心器件，必须自主可控。严重依赖进口对整个产业是极大的战略风险。当时国内90%以上依赖某家美国公司，这是必须改变的局面。
脑机接口社区：你既在研究机构工作过，也有企业经历，这对你现在做脑机接口芯片有什么帮助？
殷明：最大的帮助是对芯片性能要求和产业化要求有比较直观的感受。产业化芯片和学术界芯片有很大区别。产业化芯片需要保证99.9%以上的良率——也就是说，芯片出货到客户端后，在不同环境和场景下，性能指标必须与技术手册完全一致，始终好用。这是最核心的要求。
而学术界的芯片更多是技术原型的初步验证，只要能在某种条件下证明功能可行就算达标，这是两者最大的区别。产业界还需要一套完整的QA质量保证体系，从研发定位、市场、设计，到Alpha/Beta测试、客户端测试、售后、更新迭代，每个环节都有完整的质量管理流程。学术圈基本没有这套体系。实际上，我在公司50%到70%的时间都花在QA质量保证体系上。
脑机接口社区：植入式脑机接口对芯片的尺寸、功耗、生物相容性、通道数都有极高要求，你认为最难突破的瓶颈在哪里？
殷明：首先要说明优先级：安全性是第一位的，植入就必须确保安全，这通常通过严格的测试机制来保障。真正难的，是有效性。
脑机接口要实现普遍化、市场化、大规模推广，"好用"是最核心也是目前最难实现的目标。好用涉及多个维度：电极植入后信号质量能否长期保持；芯片采集数据的可靠性；解码算法在不同用户、不同适应症上的准确性和可迁移性。这些环节都必须协同达标。
另外，芯片除了技术瓶颈以外，还叠加有产业层面的风险，首先是国内高端芯片长期依赖海外厂商供给，可选种类、供货周期、价格等方面受出口管制、国际局势等方面的影响很大。另外，国外芯片缺少适配国内科研与配套整机的标准化方案，严重影响国内脑机接口企业的产品化落地进程。同时，市场上也缺乏采集刺激一体的闭环脑机接口专用芯片，这样会造成采集与刺激模块分离，导致时序不同步，无法实现精准实时神经调控。这些因素叠加起来形成瓶颈，严重制约国内脑机接口产业的发展。针对上述的问题，我们首先实现了芯片的自研，规避了海外供应链卡脖子的风险，并实现了批量供货，大幅降低下游研发企业的门槛；其次因为我们整个研发团队都在国内，因此如果客户有定制化需求，我们也可以进行及时的响应；另外，我们自研的采集刺激一体化闭环芯片，能做到同步采集和调控神经信号，为闭环脑机接口提供全新的国产方案。
脑机接口社区：高通道数、低功耗、小尺寸这几个指标之间存在冲突，从芯片设计角度看，最难平衡的挑战是什么？
殷明：核心就是这几个参数的综合优化，找到最优平衡点。
通道数、功耗、尺寸是相互关联的。通道数增加，功耗自然上升；功耗上升导致发热，而植入式医疗器械的发热标准是不超过2摄氏度。粗略估算，1平方厘米面积的器件，功耗需控制在40毫瓦以下才能满足这一标准。但矛盾在于：要采集到微伏级、亚微伏级的极微弱信号，系统噪声必须足够低；而噪声越低，所需功耗越高——功耗越大，噪声越低，但温升也越厉害，这两者之间存在根本矛盾。
尺寸也与噪声相关：输入端晶体管尺寸越大，热噪声越低；但通道数增加同样会导致尺寸增大，而尺寸越大，植入创伤也越大。此外还有带宽——带宽越宽，功耗和噪声都会增大。 这些参数是一个综合体，必须根据具体应用场景来确定优化方向。比如用于采集LFP（局部场电位）的场景，信号极微弱，对噪声要求极高，功耗就必须相应提高；而体外设备对功耗和体积要求没那么严格。对于植入式Spike采集，带宽可达10KHz，采样率和功耗都高，但尺寸又必须足够小——每种场景的优化逻辑完全不同。
脑机接口社区：贵司产品包括采集芯片、刺激芯片及闭环一体化芯片，分别做了哪些平衡？
殷明：128通道采集芯片是通用型宽带低功耗低噪声芯片，噪声约3.5uVrms，比市面上多数商用产品低。128通道适合当前多数应用场景，采用模块化设计可级联扩展。32通道刺激芯片面向功能写入和调控，支持微电流和宏电流刺激，参数控制范围覆盖几乎所有神经调控应用场景。64通道采集刺激一体芯片是面向未来闭环脑机接口设计的。它最核心的特点是采集与刺激之间的切换恢复时间极短，达到亚毫秒级。对于毫秒级实时闭环控制，这个指标至关重要。此外，由于可以在原位同时进行采集解码和刺激编码，在神经机制研究上具有独特优势。目前市场上这类采集刺激一体化芯片极为稀缺，我们认为暂时没有直接对标的产品。
脑机接口社区：你认为采集刺激一体化的闭环能力会成为下一代脑机接口的重要方向吗？
殷明：这是必然的。"接口"本身就意味着双向——既要读取，也要写入。此前采集与刺激分得比较清晰，采集主要用于神经解码，刺激主要用于神经调控。但未来的脑机接口一定是闭环的，既采又刺，既读又写，这样才完备。
从大脑和脊髓的生理结构来看也是如此——脊髓有下行运动通路和上行感觉通路，大脑有感觉中枢、运动中枢乃至更高级的意识和记忆中枢，本身就是一个双向系统。
目前很多原本开环的神经调控系统已经开始向"反应式"或"闭环式"方向演进，这将大幅提升调控效率、精准度和有效性。在神经解码领域，过去的反馈依赖患者的视觉等感官，而现在可以直接将机械手的触觉传感器信号反馈到大脑感觉皮层，形成完整的神经闭环。这是目前神经解码与控制领域的前沿方向。
脑机接口社区：你在上交会上提到最新研发的1024通道芯片，实测系统功耗仅13.4毫瓦，这个指标在国际上处于什么水平？
殷明：据我了解，目前应该没有比这更低的。这13.4毫瓦是整个系统的总功耗，包含所有IO接口的功耗。很多芯片报出的功耗数字很低，但那往往只是核心模拟电路的功耗，没有计入IO接口功耗。IO功耗其实相当可观。 以1024通道系统为例，128通道芯片的高频数字数据的IO口在60Mbps速率左右，根据½CV²F公式，单个IO口的功耗就可达2~3mW；如果用128通道芯片来迭，1024通道系统需要8个128通道的60Mbps的IO口，仅IO功耗就达20~30mW。同时，芯片还通常需要外接MCU或FPGA来控制，FPGA本身的功耗至少30~40mW甚至更高。这样算下来，完整的1024系统的总功耗可能高达100~200mW，比如马斯克Neuralink的第一代1024通道的全植入式N1器件总系统功耗就要250mW。
我们这颗1024通道芯片的13.4毫瓦是完整的System-on-Chip功耗，包含所有IO输出。加上无线传输功能之后，总功耗也仅在18毫瓦左右，这在目前我所了解的范围内应该是最低的。
脑机接口社区：从工程角度看，为什么脑机接口对功耗如此敏感？功耗高一点点会带来什么后果？
殷明：影响是多方面的。
首先是发热问题。单个通道的功耗看起来不多，但1024个通道累加起来就很可观，很容易超过植入式医疗器械2摄氏度的发热上限，直接影响临床审批。
其次是续航。对于使用电池的植入设备，功耗增加会大幅缩短续航时间，要么减小续航时间，要么增大电池体积。对于采用无线供能的设备，功耗越大，体外充能功率也需相应提高，同时还会增加组织吸收的SAR（比吸收率）。这在国际上有严格标准：美国为1.6瓦/千克，欧洲约为2瓦/千克。功耗超标，所有这些系列问题都会随之而来。
脑机接口社区：64通道采集刺激一体芯片实现了采集到刺激0.2毫秒、刺激到采集0.34毫秒的切换速度，为什么快速切换对康复治疗如此重要？
殷明：这是一个非常关键的问题。整个闭环过程是：采集神经信号→解码→判断→输出刺激→观察功能变化→再次自适应调控，这一回路的总延时直接影响康复效果。
清华大学洪波老师团队的脊髓康复研究指出，闭环系统的反馈延时越短，越接近自然神经反馈的速度，康复效果越好。有效的反馈窗口一般要求在毫秒到10毫秒量级。这意味着硬件系统的每个环节——包括采集、传输、解码、刺激输出——各自的延时都必须足够低，整个系统的总延时才能控制在几毫秒以内。
如果延时太长，比如达到零点几秒甚至1秒，患者会感受到"我刺激了，过了很久才有反应"——这不符合自然神经控制的节律，人体难以适应，即使通过这种方式完成康复，康复出来的也是一种迟缓的响应模式，效果会大打折扣。
脑机接口社区：从科研样机到商业化产品，中间有巨大的工程鸿沟，你认为脑机接口芯片产业化最难跨越的是哪一步？
殷明：最难的是根据客户需求进行持续优化和定制。任何一款芯片要达到成熟，都需要经历七八代甚至十代以上的迭代，而每次迭代周期至少一年——这是业界公认的最快速度。迭代七八次就需要七八年，每次迭代成本都很高。
同时，不同客户的应用场景差异显著，有细节性差异，也有根本性差异。满足各类用户需求，同时不断打磨芯片使其成熟，需要大量前期投入和与客户的持续磨合。这个过程非常漫长，也非常艰难。
脑机接口社区：有观点认为中国脑机接口芯片落后于美国，你认为差距在哪里？是否会被“卡脖子”呢？
殷明：差距确实存在，但并非所有方面都落后。主要差距在于产品成熟度。以某家美国脑机接口芯片公司为例，他们从2003年开始设计，到现在已经经历了大约10到20代的迭代。这样的产品，稳定性无话可说。很多客户反映，虽然它功耗高、价格高，但放在任何环境下都好用，实测参数与技术手册完全一致。这种成熟度是时间和迭代积累出来的，我们需要正视国内脑机接口芯片在这方面确实还有差距。
就像之前提到的，其实在神芯科技的芯片推出市场之前，国内的脑机接口芯片确实存在被美国“卡脖子”的情况，之前国内大部分市场都被美国一家公司所垄断，可以说中国的脑机接口产业发展程度严重依赖美国向我们售卖的芯片种类和先进程度。自从我们的芯片推出市场以后，国内的脑机接口企业有了新的选择，在实际试用过程中，我们的客户也反馈我们的芯片不管是从技术参数上，还是供货周期，以及价格成本上，对比美国的芯片都有优势，可以说从根本上解决了脑机接口芯片被卡脖子的问题。接下来，我们除了要推出更多不同种类、不同规格的产品外，也还要持续迭代优化现有已经商业化的芯片，保证产品的稳定性和成熟度。
编辑：佘佘
采访、撰写：邹思
排版：嘉恒
图片来源：@神芯科技
脑机接口社区是国内首家脑机接口(BCI)产业服务平台。主要为企业、科研团队、投资机构和从业者提供以下服务：
宣传报道：图文、短视频、直播形式报道企业动态、技术解读、产品介绍等内容，提升曝光和行业影响力。
资源对接：根据需求匹配资本、供应链、临床机构、渠道方等资源，完成真实对接，促进合作。
成果转化：协助技术团队寻找产业方、投资人及落地场景，推动技术到产品的转化。
活动策划执行：承接线上线下路演、沙龙、论坛等活动的策划与执行。
其他定制需求：包括报告定制、市场调研、人才招聘支持等个性化服务。
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