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圖為將磁性器件（綠色）集成到高密度微電子器件（藍色）上，全面佈局而非隅於一角

美國國防先期研究計劃局（DARPA）啟動新項目——“磁性、小型、單片集成器件”（M3IC），擬實現環形器和隔離器等磁性器件的小型化，以及與晶體管和電容器等微電子器件的集成，帶來具備更大能力的電磁微系統，實現雷達和其他射頻系統領域的芯片級創新，以及為日益擁擠的軍民頻譜應用帶來更大的靈活性。該項目預期持續五年，總資金投入2600萬美元。

項目背景

以電的方式來設計、部署和實現射頻信號處理器件小型化的難度要遠小於磁性器件，但一些信號處理功能通過操控磁場來實現要有效得多。然而由於將磁性器件直接集成到電子器件芯片上的難度較大，以及磁性器件的磁場還會以不可預測和不需要的方式影響芯片的電子行為，導致磁性器件的用戶接受度低。所以，無線電、雷達和其他射頻系統的設計者通常將磁性器件獨立於芯片之外，但同時帶來體積大、重量大、功耗高等缺點。

項目內容

M3IC項目目標是通過電磁材料和半導體材料的無縫設計和集成，同時實現電-磁器件的設計和製造，而且是在整個電路上分散實現電磁功能，而非將其推到角落，並保證電磁功能僅出現在該出現的地方。這樣，設計人員就可以充分研發出帶有電磁功能的新一代具有更高集成度的先進射頻單片集成電路，提供比現有芯片更高的帶寬、穩定性和更低功耗。

項目挑戰

該新項目將解決三個挑戰。

1.基礎材料科學和功能：研發可在半導體晶圓上製造近乎無缺陷磁材料薄膜圖形的技術，如六角鐵氧體和帶有可變換磁特性的多層超晶格，同時保持磁器件和半導體器件的特性。

2.建模軟件：研發場/電路建模軟件，用於精確和有效設計集成磁性器件。

3.器件實現：工程師和設計人員使用新材料和建模工具，設計和實現採用更小和更高能效封裝形式的新型或改進型電磁器件。

在解決這些挑戰的同時，M3IC項目還將提供所需的材料和工具來改進現有磁性器件的設計和性能，如環形器和頻率選擇限制器（FSL），推進新型磁性射頻處理技術。

意義

M3IC項目組長Dev Palmer表示：“電磁材料可使我們獲得其他電子器件不具備的獨特物理特性和功能。M3IC項目將改變我們設計射頻電路和系統的方式”。

M3IC項目將開啟新的磁-電設計範式，通過提供新的​​集成電磁器件，拓展新的工作頻段（大於30GHz），減少干擾和對敏感通信系統器件的損害，帶來更小的雷達系統、更大的數據和信息傳輸信道、更高功率的射頻系統，避免阻塞，實現遠程通信和更高功率電子戰系統。