在腦機接口(BCI)技術從科研邁向產業(yè)化的關鍵階段,核心芯片的國產化替代成為推動行業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。英集芯依托半導體領域的技術積累,通過早期投資布局腦機接口芯片領域,推出IPA1299多通道低噪聲腦機接口芯片。該芯片采用全兼容設計,具備較高精度和性價比,為非侵入式腦機接口設備提供國產芯片方案,目前已完成量產出貨,性能參數(shù)與海外同類芯片相當。

一、核心定位:適配多場景需求
IPA1299是一款專為顱外腦電圖(EEG)、心電圖(ECG)及肌電圖(EMG)信號采集設計的8通道低噪聲24位同步采樣Δ-Σ模數(shù)轉換器(ADC)芯片,可作為TI公司ADS1299等進口芯片的替代方案,兼顧醫(yī)療級精度與消費級成本。芯片采用非侵入式技術路線,適用于非侵入式腦機接口、便攜式醫(yī)療監(jiān)測、科研實驗平臺等場景,具有較高精度、較低功耗和易集成的特點,目前處于市場培育期,尚未實現(xiàn)規(guī)?;N售。
二、核心優(yōu)勢
1、兼容性設計,便于替換
IPA1299在封裝與功能上與TI ADS1299兼容,采用48引腳QFN封裝,引腳定義兼容,集成可編程增益放大器(PGA)、內部基準與振蕩器,支持測試、溫度和導聯(lián)斷開檢測,并可生成患者偏置輸出信號。采用該芯片的設備廠商無需修改原有電路設計,可縮短研發(fā)周期,某國產睡眠監(jiān)測設備廠商切換后研發(fā)周期縮短3個月。
2、精度較高,適合微弱信號采集
腦電信號幅值范圍為0.5μV至100μV,易受干擾。IPA1299采用低噪聲架構,內置低噪聲放大器(LNA),差分輸入結構可抑制共模噪聲,輸入?yún)⒖荚肼暶芏鹊湫椭禐?.9nV/√Hz,1kHz帶寬下總噪聲低于1μVrms,輸入?yún)⒖荚肼暶芏鹊湫椭禐?.5μVrms,0.1Hz至100Hz頻段內信噪比(SNR)為75dB,動態(tài)范圍±50mV至±500mV,可適配1kΩ至100kΩ電極阻抗。內置電磁干擾(EMI)濾波器,集成12位ADC用于電池電壓和電流監(jiān)測,提供電量顯示與狀態(tài)反饋。
3、低功耗與可擴展,適配便攜設備
單通道工作電流典型值為200μA,8通道工作時功耗為1.6mW,休眠模式電流為15μA,具備動態(tài)電源管理功能。支持菊花鏈配置,可擴展至32通道,減少外圍元件,縮小設備尺寸。采樣率250SPS至16kSPS可調,24位ADC有效位數(shù)(ENOB)為21.5位,適用于胎兒心電圖、睡眠研究等場景。
4、國產化生產,保障供應鏈穩(wěn)定
英集芯實現(xiàn)IPA1299芯片的國產化生產,價格具備競爭力,某廠商切換后單臺設備硬件成本降低25%。提供本地化技術支持,包括芯片選型、參數(shù)調整與設備調試,支持參數(shù)定制與協(xié)議開發(fā)。

三、技術參數(shù)
通道規(guī)格:8通道低噪聲PGA,支持差分輸入,支持測試、溫度和導聯(lián)斷開檢測
分辨率:24位Δ-Σ ADC,有效位數(shù)21.5位
采樣率:250SPS至16kSPS可調
噪聲性能:輸入?yún)⒖荚肼暶芏?.9nV/√Hz(典型值)、0.5μVrms(典型值),1kHz帶寬總噪聲<1μVrms,信噪比75dB(0.1Hz-100Hz)
功耗:工作電流200μA(單通道,典型值),8通道工作功耗1.6mW,休眠電流15μA
封裝:48引腳QFN封裝,引腳兼容
其他特性:內置EMI濾波器,支持菊花鏈擴展至32通道,集成電池監(jiān)測功能

四、應用場景
醫(yī)療健康:用于胎兒心電圖監(jiān)測、睡眠研究設備、便攜式腦電監(jiān)測儀等,適用于家庭健康監(jiān)測與遠程醫(yī)療。
腦機接口(BCI)系統(tǒng):作為非侵入式腦機接口系統(tǒng)的信號前端處理組件,支持意念控制、神經反饋等應用,已有科研團隊用于運動意圖解碼等研究。
消費電子:可與TWS耳機充電倉、無線充電器等協(xié)同設計,用于具備腦電監(jiān)測功能的智能耳機、智能手環(huán)等,實現(xiàn)情緒監(jiān)測、疲勞預警等功能。
科研實驗:適用于神經科學研究實驗平臺,支持腦電信號采集與神經活動分析。

五、生態(tài)合作與展望
英集芯圍繞IPA1299構建生態(tài)支持,包括與上下游企業(yè)合作開發(fā)濾波、降噪及腦電信號識別算法,提供API接口支持數(shù)據(jù)分析,參與相關行業(yè)標準討論,探索構建腦機接口技術聯(lián)盟。英集芯將持續(xù)投入腦機接口相關技術研發(fā)。
六、在腦機接口設備國產化趨勢下,IPA1299以國產化、成本優(yōu)化與兼容性為特點,為非侵入式腦機接口設備的研發(fā)提供芯片支持。
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