论文评述：A Highly-Integrated 1536-Channel Quad-Shank Monolithic Neural Probe in 55nm CMOS for Full-Band Raw-Signal Recording
论文
A Highly-Integrated 1536-Channel Quad-Shank Monolithic Neural Probe in 55nm CMOS for Full-Band Raw-Signal Recording
评述人： 王奕如
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简介
本文介绍了一款基于 55 nm CMOS 的四针脚单片集成神经探针，在 5120 个电极中支持最多 1536 个通道同时记录。
该工作并非单纯追求单通道的最小面积或最低功耗，而是从系统层面综合考虑高密度神经记录中的 电极密度、噪声、功耗、面积、多路复用以及数据读出 等问题。
主要特点
- 5120 个电极 / 1536 个同时记录通道
- 采用传统的 IA–Buffer–MUX–SAR ADC 信号链
- 动态偏置 Buffer 降低系统功耗
- 集成 96 个共享的 12-bit SAR ADC
- 采用共享 ADC reference buffer 支持大规模集成
- 支持 AP 和 LFP 的全频带神经信号记录
主要性能
| 参数 | 性能 |
|---|---|
| 工艺 | 55 nm CMOS |
| Recording Electrodes | 5120 |
| Simultaneous Recording Channels | 1536 |
| Probe Structure | Quad-shank |
| ADC | 12-bit SAR |
| Channel Area | 0.012 mm²/ch |
| Total Power | 29.7 mW |
| Power / Channel | 19.34 µW/ch |
| AP Input-Referred Noise | 6.01 ± 0.39 µVrms |
| LFP Input-Referred Noise | 7.58 ± 0.79 µVrms |
| ADC SNDR | 64.92 dB |
总结
这篇工作是一个很好的 高密度神经记录系统级优化 案例，展示了如何在通道密度、噪声、功耗、面积和系统可扩展性之间进行权衡。
同时，该工作也说明，经过合理的系统级与电路级优化，传统的 IA + MUX + SAR ADC 架构仍然可以有效支持大规模、高密度神经信号采集。
关于 pixel architecture、instrumentation amplifier、dynamic-bias buffer、SAR ADC 以及 reference buffer 等电路设计的详细分析，请参阅 完整 Review 文档。