脑机接口产业链上游:电极、芯片、算法为核心技术壁垒

来源: | 购买报告：136-997-996-97微信 | 发布时间: 2026-08-04 | 1 3612次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ ▶ | 分享到:

报告链接：中国脑机接口市场发展与投资前景预测深度调研分析报告（2026版）

脑机接口上游包括电极、芯片、脑电信号处理与分析的算法模型等;

中游包括集成式产品，按照技术路径分类包括侵入式、非侵入式、半侵入式、介入式等;

下游应用包括医疗、消费、军工等各类场景。

脑机接口是在大脑与外部设备之间建立直接连接的通路。近年来，随着人工智能、神经生物学、传感器等技术提升，脑机接口技术快速发展。输出式脑机接口原理主要是脑机接口采集大脑信号，再对其进行预处理、特征提取、分类识别，生成执行信号从而控制外部设备，最后用户根据设备反馈信息继续操控调整设备。输入式脑机接口原理是由外部设备绕过外周神经或肌肉系统直接向大脑输入电、磁、声和光等刺激或神经反馈，以调控中枢神经活动。

脑机接口产业链中游主要是集成式产品生产企业，也是脑机接口最核心的环节，主要是将上游的电极、芯片、算法等核心器件集合成完整的脑机接口平台或系统，通常还需要包含外部设备(如外骨骼等外设装备、手术机器人工具、仿生手/脚等)。目前脑机接口产业尚无完全统一的分美标准，一种常用的分类方法可以根据脑信号采集的方式，可分为侵入式、半侵入式、介入式和非侵入式脑机接口;也可以根据脑机接口范式进行分美，可分为单一范式/混合范式脑机接口:还可以按服实现的目的分为脑感知技术类(通过电/磁/光/超声等手段采集和分析大脑信号)和脑调控技术类(通过电、磁、光、超声、神经反馈等多模态刺激干预脑活动实现神经功能调控)

脑机接口潜在应用领城广泛，医疗保健领城是当前主要应用场景。脑机接口技术在医疗健康、教育教学、游戏娱乐、智能空间等多个领城展现出其应用潜力，其中医疗健康领域是最早被应用并最接近实现商业化落地的细分领域。根据中国信息通信研究院数据，2023年脑机接口下游应用中医疗占比约56%，消费、工业、教育等非医疗领域占比44%。

脑机接口上游：电极篇——大脑与机器的“第一触点”

电极:脑机接口系统中负责采集大脑神经元电信号的核心元器件，其性能直接决定信号采集的清晰度与系统整体效果，是决定脑机接口系统成败的关键部件。根据植入方式和信号采集位置的不同，电极技术分化为三条路线，每条路线都有其独特的材料体系、工艺难点和商业逻辑。

侵入式电极:柔性化为核心方向，将微电极直接插入大脑皮层，可采集单个神经元的Spike信号和局部场电位LFP，信号质量最高，精度可达微来级。

当前侵入式电极技术分化为刚性硅基与柔性高分子两大路径。

非侵入式电极:其是目前应用最广泛的技术路线，主要应用于头藏式脑电帽，制备过程相对简单，把银/氯化银、碳纳来管等材料制成的电极嵌进帽中，再与放大器相连。按是否需要液体介质，非侵入式电极分为湿电极、干电极和半干电极三类。

介入式电极:其是半侵入式技术的重要分支，通过血管植入电极，无需开颅，低风险、创伤小、恢复期短，在安全性与信号质量之间进行了平衡。

核心代表产品是Synohron公司的Sterntrode(静脉窦支架电极阵列)。该产品通过微创手木，经颈静脉将电极阵列输送至大脑运动皮层附近的静脉窦，电极随支架展开后紧贴血管壁，采集附近神经元的电活动信号。

国内外发展态势:侵入式/半侵入式电极方面，中国企业正在柔性电极领域实现突破性进展:北京智冉医疗研发的可拉伸柔性电极，将电极与脑组织的相对运动拉力降至40微牛--仅为Neuralink线性电极(4毫牛)的百分之一，最大限度减小了组织损伤。该灵感来自中国传统剪纸艺术，相关成果已在《Nature Electronics》发表。2026年初，阶梯医疗已成功完成拟注册256通道无线高通量侵入式脑机接口系统的临床植入;2026年4月17日，智冉医疗的颅内深部电极产品进入最新一批创新医疗器械特别审查申请审查名单。介入式电极的核心代表产品是Synchron公司的Stentrode(静脉窦支架电极阵列)。该产品通过微创手术，经颈静脉将电极阵列输送至大脑运动皮层附近的静脉窦，电极随支架展开后紧贴血管壁，采集附近神经元的电活动信号。

非侵入式电极领域，海外企业起步较早。美国NeuroSky、Enotiv已推出完整的“电极+放大器”套装，占据消费级市场较高份额。国内亦有企业布局

目前面临的挑战:侵入式/半侵入式电极制造瓶颈在于设备与材料的双重依赖。微纳电极的生产严重依赖半导体工艺，包括光刻、电子束曝光、化学蚀刻等工艺，在硅基底上打造微米级电极阵列。生产所需的光刻机、电子束曝光机等核心设备，以及耐高温、抗化学蚀刻的特殊材料，目前仍部分依赖海外供应。介入式电极的核心挑战在于血管内壁并非为电信号采集而生，电极与神经元的距离仍然较远，信号衰减明显，血管内的血流动力学环境对电极长期稳定性提出极高要求。国内在此领域的布局仍处于早期阶段，心玮医疗等企业正在探索相关技术路线。整体来看，介入式电极尚需解决信号增强、电极微型化、长期安全性验证等关键问题。

芯片:脑机接口芯片是脑机接口系统的算力核心，承担高通量神经信号采集、超低功耗运算、抗干扰无线传输及实时信号解码等关键任务，对混杂的微弱神经元电信号进行处理并转化为可执行指令，是决定系统精度、安全性与稳定性的核心部件。按应用场景和技术特点，脑机接口芯片可分为三类，各有不同的技术门槛和商业逻辑。

1)通用型采集芯片:采用传统ADC架构，通道数较少(8-32通道)，适用于非侵入式头环、消费级脑机设备。技术门槛相对较低，国产化程度较高。这类芯片的核心竞争力在于成本控制和功耗优化。

2)高密度神经接口芯片:集成数百甚至上千通道，采用定制化架构，适用于侵入式系统。代表产品包括NeuralinkM1芯片(1024通道)Intan RHD系列芯片(64-1024通道)。技术门槛极高，需要同时解决信号完整性、功耗、散热、无线传输等多重难题。目前主要依赖进口，是国内芯片替代的主攻方向。

3)闭环调控芯片:兼具信号采集和电刺激功能，用于神经调控治疗(如脑深部电刺激DBS、脊髓电刺激SCS)。对安全性和可靠性要求最

高，需通过三美医疗器械认证，研发周期通常长达5-8年。DBS领域代表企业包括美敦力、波士顿科学、品驰医疗、景昱医疗等。

国内外发展态势一海外:向微型化发展

1)NeuralinkM芯片:只有硬币大小，集信号捕捉、处理、解码于一体，直接对接终端使用。1024通道全部集成在直径23m的封装内，功耗仅6毫瓦，无线传输距离达10米。2026年计划启动大规模生产。

2)瑞士MiBC1:全球首款高性能微型脑机芯片，能让大脑直接和文本通信，专为全植入式设备设计。其独特之处在于采用近场通信技术，无需电池供电，通过外部设备无线供电和传输数据，为永久植入式设备提供了新思路。

3)IntanTechnol0gies:其RID系列芯片被全球超过80%的脑机接口实验室采用。这家公司不生产完整系统，只提供芯片解决方案，却占据了学术研究领域的绝对主导地位

国内外发展态势一国内:自主化+低功耗双突破

1)中电云脑“脑语者”CD系列:国内首款全链条自主可控的脑机芯片，用干电极技术实现B通道高精度信号采集，在非侵入式领域形成差异化优势。该系列芯片已应用于多款国产脑电设备。

2)清华一天大联合研发的128Kkb忆阻器芯片:能耗比传统CPU低3个数量级，该芯片应用于脑控无人机，解码准确率达85.17%，首次实现生物大脑与类脑芯片的高效配合。

3)海南大学植入式芯片系列:覆盖信号采集、调控、传输全流程，性能看齐国际顶尖水平，该系列芯片采用国产工艺流片，为国内侵入式系统提供了完整的芯片解决方案，摆脱了对海外代工的依赖。

4)智冉医疗:国产可定制神经信号采集芯片，功耗低，支持30k采样率的高通量神经信号采集，适配其千通道柔性电极系统。芯片与电极的深度协同，使其系统在信号质量上达到国内领先水平。

目前面临的挑战:

1)高通道数Vs低功耗:每增加一个通道，功耗相应增加。植入式系统受限于电池容量和散热能力，必须在通道数和功耗间艰难取舍。1024通道芯片的功耗如果超过20毫瓦，就可能导致脑组织局部温度升高超过1°C，对神经元产生不可逆损伤。目前千通道级芯片的功耗普遍控制在毫瓦级，对设计团队提出极高要求。

2)高带宽Vs抗干扰:无线传输带宽越高，越易受人体组织干扰。人体组织在2.4GHz频段对信号的表减可达200B以上，而头骨和皮肤的反射

还会产生多径干扰。如何在保证传输速率的同时维持信号可靠性，是射频设计的核心难题。哥伦比亚大学2025年发布的BISC系统采用UWB技术，在108Mbps高带宽下将误码率控制在10-9以下，代表了当前最高水平。

3)高集成度Vs可制造性:将更多功能集成到更小面积，意味着更高的工艺要求和更低的生产良率。芯片尺寸直接影响植入创伤每增加m2，手术切口就需要相应扩大。必须在集成度和可制造性间寻求平衡。目前主流侵入式芯片采用12nm工艺，将模拟前端、数字处理、射频收发全部集成在2X3mm2面积内，良率维持在85%以上。

信号分析处理篇——从“信号捕手”到“意图解码器”

信号分析处理:脑机接口信号分析处理是连接大脑与外部设备的核心技术体系，是整套BCI系统的神经中枢。它深度融合了信号传输与处理的全链路能力，承接了从上游核心元器件(电极、芯片)到下游应用的关键枢纽角色，核心使命是从噪声中剥离微伏级微弱神经信号、经高速低延迟传输与精准处理，最终解码为可执行指令，并将其转化为外部设备可理解的格式，是脑机接口从实验室走向实际应用、实现意念控制的关键支撑。