9月2日下午,在2026Medtec同期峰会“智能前沿论坛——脑机接口”专场上,复旦大学研究员宋恩名发表了题为《硅基-碳基生命融合的植入式脑机接口》的演讲。

当前绝大多数植入式脑机接口仍依赖无源电阻式金属电极,以应用最广泛的犹他阵列为代表,存在刚性有创易感染、长期性能衰减、信噪比普遍低于5分贝三大瓶颈;Neuralink的金电极方案同样面临引线众多、阻抗随排异反应攀升导致信号衰减的固有难题,严重制约高质量解码。
宋恩名研究员的核心论点是:必须跳出“无源金属电极”的传统路径,将半导体集成电路(CMOS)技术柔性化,构建高集成、高信噪比、长期稳定的硅-脑键合界面,才能让植入式脑机接口真正满足未来多模态、智能化、感算一体的应用需求。
硅薄膜晶体管阵列实现信号质量数量级跃升。
团队将硅减薄至约100纳米,利用“极致减薄获得韧性”的物理规律构建脑-硅柔性键合界面,并仿生成八爪鱼形态、可承受15%以上应变。
器件集成上千通道、CMOS兼容,平均信噪比达50—70分贝,较传统微电极的10分贝以下提升成千上万倍,采集信号比原始脑电更尖锐——对比马斯克唯一一篇以一作发表的论文,其原始实测线粗于计算机拟合线,而该团队信号峰值极为锐利。
团队已造出64000个硅晶体管、按人脑皮层1:1还原的前端采集系统,关键参数呈指数级增长。
多路复用+电容耦合从机理上破解衰减与稳定性难题。
晶体管阵列采用X/Y横纵坐标扫描,1024电极仅需约64条引线,引线数量降低90%以上,并规避了Neuralink式“1024电极需1024条引线”的漏电与感染风险;采用绝缘层接触脑组织、依靠电容耦合传感,从根本上规避了金属电极因排异反应、纤维化导致阻抗攀升的缺陷。单晶硅数千赫兹的采样分辨率也化解了扫描模式的信号延迟问题。
实验数据方面,兔子大动物皮层脑电稳定采集一个月仍“稳定如初”,二氧化硅封装实现动物体内超一年植入、基本无衰减,并通过高温高压加速老化验证长期浸泡能力。
多场耦合打造多模态感算一体器件。
硅基材料可兼容电生理、micro-LED光遗传、温度(0.1℃精度,结合水凝胶实现创面给药闭环)、无线无电池颅内压(精度0.1mmHg,较医疗器械标准高一个数量级,与长海医院合作)、谷氨酸化学浓度(定位癫痫病灶)等多种模态;针对晶体管无法反向刺激的天然劣势,以背部穿孔技术集成刺激电极,实现癫痫“诱发—治疗—采集”闭环调控;最新1T+1R感算一体结构可在0.1秒内完成在体病理信号识别与癫痫预警。
外周神经“啪啪圈”式双稳态结构可包裹15微米—1毫米直径神经,全系统可降解、免二次手术。