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美國加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)的科學家們表示已經找到一種可推動晶片電感器(on-chip inductor)技術進展的新方法，將有助於催生新一代微型射頻(RF)電子與無線通訊系統設計。
加州大學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展。根據加州大學柏克萊分校機械工程系教授Liwei Lin表示，研究人員們發現，採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，同時提升性能，同時，「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時的渦流損耗。」

工程師們經常面對的問題是，在試圖縮減晶片電感器尺寸的同時，還得保持其最佳電感與性能。Liwei Lin表示這些困難主要來自於「基本科學以及工程實踐約束」所造成的限制。

晶片電感器技術並未發生像電晶體技術一樣的進展──電晶體技術在過去40年來一直遵循摩爾定律。電感器──在電路上算是一款被動元件──被歸類於「超越摩爾定律」的領域，因此整合的是不會因摩爾定律而微縮的RF與MEMS等非數位化功能。

晶片電感器架構需要較大的面積，因為在其金屬走線之間需要一定的長度、匝數、厚度與空間，以實現適當的電感與性能。然而，對於要求較大的面積則可能會因為在旋轉線圈和半導體基板之間產生寄生效應而造成電感損失。

因此，電感器在微型化時必須添加磁性材料，但在這方面也帶來其他的技術限制，「例如製程方案、相容於標準製程，以及材料的穩定度」，Liwei Lin說，「磁性材料在磁導率和頻率響應方面存在一些限制。 」

新的電感器製造技術採用絕緣的奈米複合磁性物質作為填充材料來減少晶片電感器尺寸，以及提高達80%的電感，從而使晶片電感器縮減至少50%。此外，Liwei Lin強調，它還具有使作業頻率範圍從GHz級擴展至10GHz的潛力。

他預計電感器技術的這些進展可望在未來3-5年內落實應用於晶片製程中。

編譯：Susan Hong

(參考原文：UC Berkeley Scientists Advance On-Chip Inductor Technology，by Ismini Scouras)

資料來源:電子工程專輯