يقوم مهندسو Penn بتطوير محث حلقي رأسي متوافق مع CMOS من أجل التكامل على الرقاقة

فيلادلفيا - 2 ديسمبر 2025 - كشف باحثون من مجموعة MicroSensors وMicroActuators في جامعة بنسلفانيا عن إنجاز كبيرمغو حلقي العموديمدمجة مباشرة في رقائق السيليكون، مما يتيح التكامل فائق الصغر على الرقاقة لمحولات الطاقة والإلكترونيات عالية التردد. تتناول الدراسة، التي نُشرت في مجلة رائدة في مجال الإلكترونيات الدقيقة، تفاصيل عملية تصنيع متوافقة مع CMOS والتي تتغلب على التحدي المتمثل في تضمين هياكل مغناطيسية ثلاثية الأبعاد في خنادق السيليكون العميقة.

النموذج الأوليمغو حلقي العمودييحقق محاثة قدرها 60 nH، ومقاومة تيار مستمر تبلغ 399 mΩ، وعامل جودة يبلغ 17.5 عند 70 ميجاهرتز - وهي مقاييس أداء تنافس المحاثات التقليدية المثبتة على السطح بينما تشغل مساحة أقل بكثير. من خلال استخدام حفر الرقاقة متعددة المستويات، وتشكيل التجويف، والوصلات البينية عبر الرقاقة، نجح الفريق في دمج المحث في ركيزة السيليكون، مع دوائر التحكم الرقمية ومفاتيح الطاقة الموضوعة على سطح الرقاقة. يعمل هذا التصميم على تقليل الحجم الإجمالي لمحولات DC-DC بنسبة تصل إلى 40%، مما يعالج عنق الزجاجة الرئيسي في تصغير الأجهزة الإلكترونية المحمولة والأجهزة القابلة للارتداء وأجهزة إنترنت الأشياء.

“التضمينالمحاثات حلقية العموديةقال الباحث الرئيسي: "يفتح الجزء الأكبر من السيليكون الحجم غير المستخدم، مما يتيح أنظمة أكثر تعقيدًا وضغطًا. وهذه التكنولوجيا واعدة بشكل خاص للجيل القادم من الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد ووحدات إدارة الطاقة، حيث تعد كفاءة المساحة والأداء الحراري أمرًا بالغ الأهمية. ويتعاون الفريق حاليًا مع الشركات المصنعة لأشباه الموصلات لتوسيع نطاق العملية للإنتاج الضخم.