上周（1月15日），荷声科技发布中国首款面阵功能超声脑机接口芯片CereSona™ 1.0，在业内引发了广泛关注。巧合的是，在同一天，大洋彼岸的超声脑机接口先驱Merge Labs也正式从隐身模式走向台前，进一步点燃了全球对该领域的关注热潮。
我们谈论“风口”，谈论“突破”，但一个根本性问题随之而来：在超声脑机接口这条新兴赛道上，真正的技术瓶颈是什么？实现“全脑功能扫描”这一终极愿景，究竟依赖何种核心器件的进化？要回答这个问题，或许需要将视线投向更早的源头，并理解一项关键技术如何从构想走向现实。
源头｜一场始于2022年的跨洋对话
早在超声脑机接口成为全球热词之前，关于其技术路径的思考便已在少数先行者中展开。2022年夏天，荷声科技创始团队中的Michiel与Chao,同几位关键的先行者——加州理工学院教授、超声生物成像先驱Mikhail Shapiro博士，以及后来共同创立Merge Labs的Sumner Norman博士、Tyson Aflalo博士等人，在荷兰科学家Pieter Kruizinga博士的引荐下开启了一系列深度交流。
这场跨洋讨论的议题非常明确而具体：基于ASIC的片上超声将如何定义超声脑机接口的未来？我们面临的，不仅是将现有医用超声设备小型化，而是要为一种全新的应用场景——以高时空分辨率、非侵入或微创方式，动态感知全脑神经活动——重新设计硬件核心。前后接近一年的邮件往复与技术探讨，聚焦于一个核心挑战：什么样的芯片架构，才能支撑起满足脑科学需求的“超快超声功能成像”？这场早期对话，不仅印证了我们团队的前沿洞察，也锚定了研发的起点：真正的突破，必须发生在芯片层面。
镜鉴｜从“Forest 1”看“片上超声”在超声脑机接口领域的初代实践
这种判断，很快在产业端得到了回响。2023年下半年，Sumner与Tyson首先在美国政府的全力资助下创立了非营利研究机构Forest Neurotech，并于两年后（2025年）发布了其首个超声脑机接口贴片原型“Forest 1”。它的出现，为超声技术用于脑机接口提供了令人振奋的概念验证。而剖析其技术核心，外界发现，“Forest 1”实现轻量化、贴片化设计的关键，正是依赖于美国掌上超声公司Butterfly Network开发的“ultrasound-on-chip”芯片级超声模组。
这一选择极具启发性。它揭示了一个清晰的逻辑：传统庞大、笨重的超声系统线束（由数百根独立同轴电缆连接换能器与主机）是阻碍设备便携化与阵列规模化的物理天花板。而将部分甚至全部前端发射、接收与控制电路集成于一颗芯片，并与CMUT或PMUT等微型硅基换能器大规模阵列紧密结合，则是打破这一天花板、实现“探头即设备”的必然路径。Forest 1初步验证了“片上超声”路线的可行性，也让我们看到，谁能掌握面向下一代需求的专用“片上超声”芯片，谁就握有了定义产品形态的钥匙。
跨越｜从“可用”到“全脑”：为何需要“面阵”与“超快”？
然而，第一代实践主要解决了“有无”和“形态”问题；Butterfly模组毕竟是为传统低成本医疗超声成像设计，在应对脑功能成像所需的高时空分辨率、动态跟踪等复杂需求时，仍存在架构上的局限。若目标从“局部脑区监测”提升至“全脑功能扫描”，则对底层芯片的性能与架构提出了近乎质变的要求。
全脑扫描意味着需要成像一个三维空间（脑部体积），而非一个二维平面。同时，神经活动是毫秒级变化的动态过程，要求成像必须具备极高的时间分辨率（高帧率）。这就引出了两个核心技术概念：
- 面阵（2D Array）：只有具备成百上千个阵元的二维面阵探头，才能通过电子偏转与聚焦，直接发射和接收三维空间中的超声波束，实现三维立体成像。这是取代传统机械扫描，实现快速体积扫查的硬件基础。
- 超快成像（Ultrafast Imaging）：传统的聚焦扫描方式逐线发射，帧率受限。而“超快成像”采用平面波等并行发射技术，单次发射即覆盖整个成像区域，配合先进的相干复合算法，能在保持图像质量的同时，将帧率提升一到两个数量级（达到数百甚至上千fps），从而捕捉血流、剪切波等与神经活动耦合的快速生理动态。
因此，实现“全脑脑机接口”的梦想，其技术底座必然是“基于面阵的四维（三维空间+时间）超快功能超声成像系统”。而这样一个系统，其核心引擎，必须是一颗能够驱动、控制、集成面阵探头，并利用端侧深度学习算法实时处理海量原始数据的专用ASIC。
核心｜专用面阵超声ASIC——开启“全脑超声脑机接口”之门的钥匙
至此，答案已然清晰。一颗专为“面阵”和 “超快”而生的超声成像ASIC，是解锁上述所有能力的关键核心器件。它需要实现：
- 通道集成与微型化：集成数百个高压发射与低噪声接收通道，极大减少物理线缆，使轻便的贴片式设计成为可能。
- 超快序列生成与处理：在芯片层面支持复杂的平面波发射序列与高速数据流处理，为高帧率成像提供底层支撑。
- 灵活的可重构性：能够适配不同的成像模式（如功能成像、弹性成像）和探头参数，以满足多样化的科研与临床需求。
- 端侧超声AI算法：这是将海量数据转化为可用信息、并克服关键物理障碍的核心。超快面阵成像每秒产生的数据量可达GB级，依赖后端工作站处理将引入无法接受的延迟，且不适用于可穿戴场景。更重要的是，实现非侵入式超声脑机接口面临一个重大物理挑战：不均匀的颅骨会对超声信号引入强烈的衰减、散射与相位失真，这对传统基于固定假设的波束成形与图像重建算法构成了几乎无法克服的障碍。 因此，未来的超声脑机接口ASIC必须集成专用的AI处理单元。它不仅能处理庞大数据，更能通过端侧AI自适应性学习算法，在数据采集的源头，实现对个体差异颅骨的动态建模与补偿，完成自适应的前端波束成形、信号实时增强与整形、噪声抑制、血流参数提取乃至初步的神经活动解码。这种集“智能感知-实时处理”于一体的端侧智能，是攻克颅骨屏障、降低系统功耗、实现实时交互，并最终迈向实用化的必经之路。
这正是荷声科技研发CereSona™系列芯片所致力攻克的方向。CereSona™ 1.0作为中国首款面阵功能超声脑机接口芯片，其意义不仅在于填补空白，更在于它标志着我们正沿着“专用芯片驱动全脑扫描”这一正确路径，系统性构建底层能力。
结语｜从“跟随”到“定义”
超声脑机接口的风口已然到来，但风口之上，比拼的不仅是热度，更是对技术本质的理解与核心硬件的积累。从早期与前沿学者的思想碰撞，到洞察“片上超声”的产业趋势，再到锁定“面阵超快”这一通往全脑扫描的技术制高点，荷声科技的路径始终清晰：通过自研核心芯片，掌握定义下一代超声脑机接口架构的能力。
CereSona™ 1.0是一个起点。我们深知，从芯片到完整的全脑成像解决方案，仍有长路要走。但当我们手握这把自主研发的“钥匙”，便更有信心与国内外同行一道，共同推开那扇通往更精密、更普惠的脑科学探索与神经技术应用的大门。
这条路，始于芯片，通向全脑。
