芯片電感器：顛覆傳統電路設計的使者

　　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)芯片電感器(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(wú)線(xiàn)通訊系統設計。

　　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。根據加州大學(xué)柏克萊分校機械工程系教授LiweiLin表示，研究人員們發(fā)現，采用外覆絕緣層的磁性奈米粒子可使高頻的芯片電感器尺寸縮小，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(wèn)題是，在試圖縮減芯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(lái)自于「基本科學(xué)以及工程實(shí)踐約束」所造成的限制。

　　芯片電感器技術(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(guò)去40年來(lái)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(lèi)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等非數位化功能。

　　芯片電感器架構需要較大的面積，因為在其金屬走線(xiàn)之間需要一定的長(cháng)度、匝數、厚度與空間，以實(shí)現適當的電感與性能。然而，對于要求較大的面積則可能會(huì )因為在旋轉線(xiàn)圈和半導體基板之間產(chǎn)生寄生效應而造成電感損失。

　　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(lái)其他的技術(shù)限制，例如制程方案、相容于標準制程，以及材料的穩定度，LiweiLin說(shuō)，磁性材料在磁導率和頻率響應方面存在一些限制。

　　新的電感器制造技術(shù)采用絕緣的奈米復合磁性物質(zhì)作為填充材料來(lái)減少芯片電感器尺寸，以及提高達80%的電感，從而使芯片電感器縮減至少50%。此外，LiweiLin強調，它還具有使作業(yè)頻率范圍從GHz級擴展至10GHz的潛力。

　　他預計電感器技術(shù)的這些進(jìn)展可望在未來(lái)3-5年內落實(shí)應用于芯片制程中。