被忽视的脑机接口供应链:封装市场2033年将突破1亿美元

脑机新声 2026-09-14 14:00
被忽视的脑机接口供应链:封装市场2033年将突破1亿美元图1

Grand View ResearchGVR20269月发布的研究估算,2025年全球脑机接口封装市场为4670万美元,2026年为5140万美元,预计2033年达到1.069亿美元,2026—2033年复合年增长率为11.0%。这一口径包含植入式和非植入式设备,并非全部来自脑内植入器件。

相比电极、芯片、信号采集、解码算法和整机,封装较少进入产业讨论。随着部分侵入式系统进入人体临床研究,长期植入所需的材料、连接、供电和可靠性,正成为更具体的工程与采购问题。本文重点讨论植入电子器件封装,而非运输包装或无菌包装。

   封装位于神经信号与人体环境之间

典型系统中,神经电极采集信号,经导线和互连送入模拟前端(AFE)放大、滤波,再由模数转换器(ADC)数字化,经芯片处理后传至体外。全植入系统还要配置供电和通信模块;这些部件不一定都位于脑组织内,也不一定装在同一壳体里。

封装保护的是植入的芯片、电路、导线及连接部位。组织液中的水和离子可能引起漏电与腐蚀,蛋白质吸附、组织运动、局部温度变化也会影响器件界面。封装需要限制体液和水汽渗入,维持绝缘与机械完整性,并满足生物相容性要求;电极的有效接触点则必须保留与组织交换信号的界面。

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侵入式脑机接口系统结构示意

来源:根据ShenMaharbizXie等及CorTec公开资料整理,原创绘制。图中供电路径为功能表示。

   长期植入增加了一组可靠性指标

信号质量和解码性能之外,长期植入还要考察材料老化、封装完整性、连接稳定性与植入寿命。Barrese等对非人灵长类皮层电极阵列的回顾研究,记录了连接器相关机械故障,并结合阻抗和信号变化分析绝缘退化问题。水汽渗入、腐蚀、脱层、裂纹及连接失效均有相关研究依据,但不能据此推算所有脑机接口产品的故障率。

组织反应与器件失效也可能共同影响记录质量。改善封装能减少部分硬件风险,却不能独自解决长期信号稳定性。科研样机证明功能可行之后,还需要回答这些性能能否在持续工作、组织运动和材料老化的条件下保持,以及制造出的不同批次是否具有一致表现。

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植入电子模块的壳体与馈通结构示意

来源:根据ShenMaharbizSCHOTT公开资料整理,原创绘制。剖面不按比例,非特定产品结构。

   材料与工艺决定不同的封装路线

钛常用于耐腐蚀壳体,陶瓷可承担绝缘、馈通基板及壳体功能,玻璃可用于密封、馈通或特定光学窗口。通过焊接、钎焊、键合等工艺形成气密结构,是保护内部电子组件的一类路径。气密性能取决于整个组件:壳体材料的阻隔能力、接缝质量和导体引出部位的密封,缺一不可。

另一类路径围绕薄膜与柔性器件展开。聚对二甲苯(Parylene)适合保形绝缘涂层;聚酰亚胺(PI)常用作柔性基底与绝缘层;液晶聚合物(LCP)可用于低吸水性基底及层压封装;聚二甲基硅氧烷(PDMS)适合柔软包覆和机械缓冲,但不能把柔软或生物相容直接等同于长期气密。

氧化铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)、碳化硅(SiC)等无机薄膜被研究用作阻隔层。多层方案通过材料组合兼顾阻隔性和柔性,但层间附着、针孔与弯折裂纹仍需验证。例如,氧化铝薄膜直接接触水时可能水解,研究者因此将其与聚合物保护层结合。Xie等在盐水浸泡及加速测试中验证了氧化铝与Parylene C双层方案的改善;这属于特定样品的实验结果,并非人体使用寿命承诺。不同路线适配不同植入位置和器件形态,也可以组合使用。

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主要封装技术思路

来源:根据ShenMaharbizYang等、Xie等与Ahn等相关研究整理,原创绘制;非论文原图。

   连接与测试也是封装的一部分

Feedthrough即馈通,是穿过密封边界的导电通路,通常借助陶瓷或玻璃实现导体之间、导体与壳体之间的绝缘,同时维持密封。通道增加后,引出密度、装配精度与连接良率需要共同优化,导线、连接器、柔性电路和高密度互连因此进入同一设计链条。

无线供电和数据传输减少了跨皮肤导线的需求,却增加了封装协同设计任务。壳体材料和厚度、线圈与天线位置,会影响耦合、通信和温升,不能在整机完成后才处理。

验证则要覆盖气密性、绝缘与漏电、腐蚀、电化学性能、机械疲劳、生物相容性及灭菌兼容性。金属壳体的气体检漏方法不能原样套用于所有聚合物薄膜。长期浸泡和带电功能监测需要结合使用;升温加速老化的寿命外推依赖失效机制等假设,不能直接替代长期体内证据。


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从材料到可靠性验证的封装供应链

   亿美元预测背后是供应链分类的细化

GVR估算,2025年植入式封装占67.8%,医疗及治疗应用占71.3%,聚合物与弹性体占42.8%。三者分别属于设备类型、应用和材料维度,不能相加,也不能据此断言聚合物已经取代金属、陶瓷与玻璃。

区域方面,报告给出的2025年北美份额为48.0%;预计亚太2026—2033年复合增速为11.9%,区域份额由2025年的22.3%升至2033年的23.8%。这些是机构估算与预测,不等同于供应商产能分布。市场规模和增速可作为观察需求的参考,不能直接推导为具体供应商的订单增长。

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5 2025年、2026年估算及2033年预测规模

即使达到预测规模,封装仍是医疗器械产业中的细分市场。更有产业意义的是,行业对上游能力的讨论,已延伸至植入材料、馈通、互连和制造验证。NeuroTech的报道也将封装专业化与原型走向可制造产品联系起来。对供应商而言,可交付的对象可能是单项涂层或馈通,也可能是集成电子组件的封装模块;能否形成稳定收入,仍取决于临床进展、产品设计及采购安排。

   传统供应能力具备迁移的基础

企业公开业务已经提供了参照:CorTec披露其气密封装用于自身Brain Interchange系统;SCHOTT提供植入器械玻璃金属馈通及电池密封部件;Cirtec提供气密封装、馈通及植入器械制造能力。

服务起搏器、人工耳蜗、神经刺激器的企业,在医用金属加工、陶瓷与玻璃密封、植入电池及质量控制上具有迁移基础。半导体、新材料和精密制造企业,可从Parylene涂层、微纳加工、薄膜沉积、柔性电路、精密连接及无线供电等环节寻找切入点。合同制造及研发制造服务商(CMO/CDMO)和检测机构,则连接样机、验证与量产。

进入条件还包括植入材料批次一致性、可追溯性、工艺验证及失效分析。同样标称使用一种材料,不同的膜厚、表面处理、接合工艺和器件几何,也可能产生不同的长期表现。供应商需要说明能够承接什么结构、适用哪些工艺条件,以及已有验证覆盖到哪个阶段。通用电子领域的加工经验,需要转化为植入场景下可复核的交付依据。

   中国供应链需要积累可验证的交付能力

对中国供应链,值得持续观察的是植入级气密封装与高密度馈通、长期稳定材料与柔性阻隔层、微型互连与无线供电的协同设计,以及从加速老化、神经植入可靠性测试到有源植入器械批量制造的贯通能力。

建设这类能力,需要把材料、封装和测试结果连起来。研发阶段形成的结构与工艺参数,应能转化为可重复执行的制造过程;测试发现漏电、脱层或连接故障后,也应能追溯到材料、工艺或设计原因。这正是样机走向量产时,CMO/CDMO与专业检测、失效分析服务能够参与的具体工作。

供需两端也需要更具体的信息连接。脑机接口企业寻找的往往是能够满足特定植入位置、尺寸和验证要求的供应商;传统企业则需要了解自身能力与需求之间的距离。仅按行业标签建立名录,还不足以完成匹配。

脑机新声正在持续建设脑机接口供应链平台,希望进一步连接脑机接口企业与上游供应商。平台关注整机、神经电极、芯片、传感器、材料、封装、连接器、柔性电子、无线供电、电池、微纳加工、精密制造、CMO/CDMO、检测认证,以及科研、临床服务和算法软件。连接工作的价值,应落在材料与工艺能力、验证条件及可承接阶段的具体交流上,帮助双方形成可讨论的合作需求。

如果企业已经服务脑机接口行业,或具备植入式医疗器械、半导体、新材料、精密制造等相关能力,并正在关注脑机接口市场,可以加入脑机新声脑机接口供应链平台。


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