在脑机接口(BCI)技术从科研迈向产业化的关键阶段,核心芯片的国产化替代成为推动行业发展的重要环节。英集芯依托半导体领域的技术积累,通过早期投资布局脑机接口芯片领域,推出IPA1299多通道低噪声脑机接口芯片。该芯片采用全兼容设计,具备较高精度和性价比,为非侵入式脑机接口设备提供国产芯片方案,目前已完成量产出货,性能参数与海外同类芯片相当。
一、核心定位:适配多场景需求
IPA1299是一款专为颅外脑电图(EEG)、心电图(ECG)及肌电图(EMG)信号采集设计的8通道低噪声24位同步采样Δ-Σ模数转换器(ADC)芯片,可作为TI公司ADS1299等进口芯片的替代方案,兼顾医疗级精度与消费级成本。芯片采用非侵入式技术路线,适用于非侵入式脑机接口、便携式医疗监测、科研实验平台等场景,具有较高精度、较低功耗和易集成的特点,目前处于市场培育期,尚未实现规模化销售。
二、核心优势
1、兼容性设计,便于替换
IPA1299在封装与功能上与TI ADS1299兼容,采用48引脚QFN封装,引脚定义兼容,集成可编程增益放大器(PGA)、内部基准与振荡器,支持测试、温度和导联断开检测,并可生成患者偏置输出信号。采用该芯片的设备厂商无需修改原有电路设计,可缩短研发周期,某国产睡眠监测设备厂商切换后研发周期缩短3个月。
2、精度较高,适合微弱信号采集
脑电信号幅值范围为0.5μV至100μV,易受干扰。IPA1299采用低噪声架构,内置低噪声放大器(LNA),差分输入结构可抑制共模噪声,输入参考噪声密度典型值为0.9nV/√Hz,1kHz带宽下总噪声低于1μVrms,输入参考噪声密度典型值为0.5μVrms,0.1Hz至100Hz频段内信噪比(SNR)为75dB,动态范围±50mV至±500mV,可适配1kΩ至100kΩ电极阻抗。内置电磁干扰(EMI)滤波器,集成12位ADC用于电池电压和电流监测,提供电量显示与状态反馈。

3、低功耗与可扩展,适配便携设备
单通道工作电流典型值为200μA,8通道工作时功耗为1.6mW,休眠模式电流为15μA,具备动态电源管理功能。支持菊花链配置,可扩展至32通道,减少外围元件,缩小设备尺寸。采样率250SPS至16kSPS可调,24位ADC有效位数(ENOB)为21.5位,适用于胎儿心电图、睡眠研究等场景。
4、国产化生产,保障供应链稳定
英集芯实现IPA1299芯片的国产化生产,价格具备竞争力,某厂商切换后单台设备硬件成本降低25%。提供本地化技术支持,包括芯片选型、参数调整与设备调试,支持参数定制与协议开发。
三、技术参数
通道规格:8通道低噪声PGA,支持差分输入,支持测试、温度和导联断开检测
分辨率:24位Δ-Σ ADC,有效位数21.5位
采样率:250SPS至16kSPS可调
噪声性能:输入参考噪声密度0.9nV/√Hz(典型值)、0.5μVrms(典型值),1kHz带宽总噪声<1μVrms,信噪比75dB(0.1Hz-100Hz)
功耗:工作电流200μA(单通道,典型值),8通道工作功耗1.6mW,休眠电流15μA
封装:48引脚QFN封装,引脚兼容
其他特性:内置EMI滤波器,支持菊花链扩展至32通道,集成电池监测功能
四、应用场景
医疗健康:用于胎儿心电图监测、睡眠研究设备、便携式脑电监测仪等,适用于家庭健康监测与远程医疗。
脑机接口(BCI)系统:作为非侵入式脑机接口系统的信号前端处理组件,支持意念控制、神经反馈等应用,已有科研团队用于运动意图解码等研究。
消费电子:可与TWS耳机充电仓、无线充电器等协同设计,用于具备脑电监测功能的智能耳机、智能手环等,实现情绪监测、疲劳预警等功能。
科研实验:适用于神经科学研究实验平台,支持脑电信号采集与神经活动分析。
五、生态合作与展望
英集芯围绕IPA1299构建生态支持,包括与上下游企业合作开发滤波、降噪及脑电信号识别算法,提供API接口支持数据分析,参与相关行业标准讨论,探索构建脑机接口技术联盟。英集芯将持续投入脑机接口相关技术研发。
六、在脑机接口设备国产化趋势下,IPA1299以国产化、成本优化与兼容性为特点,为非侵入式脑机接口设备的研发提供芯片支持。
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