新電感器技術(shù)改善電路設(shè)計(jì)

美國加州大學(xué)柏克萊分校(UCBerkeley)的科學(xué)家們表示已經(jīng)找到一種可推動(dòng)晶片電感器(on-chipinductor)技術(shù)進(jìn)展的新方法，將有助于催生新一代微型射頻(RF)電子與無線通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

加州大學(xué)的研究人員們深入探索在奈米磁鐵(nanomagnet)中奈米材料合成的最新發(fā)展。根據(jù)加州大學(xué)柏克萊分校機(jī)械工程系教授LiweiLin表示，研究人員們發(fā)現(xiàn)，采用外覆絕緣層的磁性奈米粒子可使高頻的晶片電感器尺寸縮小，同時(shí)提升性能，同時(shí)，“藉由其高截止頻率提供良好的導(dǎo)磁率，從而降低在高頻作業(yè)時(shí)的渦流損耗�！�

工程師們經(jīng)常面對的問題是，在試圖縮減晶片電感器尺寸的同時(shí)，還得保持其最佳電感與性能。LiweiLin表示這些困難主要來自于“基本科學(xué)以及工程實(shí)踐約束”所造成的限制。

晶片電感器技術(shù)并未發(fā)生像電晶體技術(shù)一樣的進(jìn)展──電晶體技術(shù)在過去40年來一直遵循摩爾定律。電感器──在電路上算是一款被動(dòng)元件──被歸類于“超越摩爾定律”的領(lǐng)域，因此整合的是不會(huì)因摩爾定律而微縮的RF與MEMS等非數(shù)位化功能。

晶片電感器架構(gòu)需要較大的面積，因?yàn)樵谄浣饘僮呔�之間需要一定的長度、匝數(shù)、厚度與空間，以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)碾姼信c性能。然而，對于要求較大的面積則可能會(huì)因?yàn)樵谛�轉(zhuǎn)線圈和半導(dǎo)體基板之間產(chǎn)生寄生效應(yīng)而造成電感損失。

因此，電感器在微型化時(shí)必須添加磁性材料，但在這方面也帶來其他的技術(shù)限制，“例如制程方案、相容于標(biāo)準(zhǔn)制程，以及材料的穩(wěn)定度”，LiweiLin說，“磁性材料在磁導(dǎo)率和頻率響應(yīng)方面存在一些限制�！�

新的電感器制造技術(shù)采用絕緣的奈米復(fù)合磁性物質(zhì)作為填充材料來減少晶片電感器尺寸，以及提高達(dá)80%的電感，從而使晶片電感器縮減至少50%。此外，LiweiLin強(qiáng)調(diào)，它還具有使作業(yè)頻率范圍從GHz級(jí)擴(kuò)展至10GHz的潛力。

他預(yù)計(jì)電感器技術(shù)的這些進(jìn)展可望在未來3-5年內(nèi)落實(shí)應(yīng)用于晶片制程中。