Gli ingegneri Penn sviluppano un induttore toroidale verticale compatibile con CMOS per l'integrazione su chip

FILADELFIA – 2 dicembre 2025 – I ricercatori del MicroSensors and MicroActuators Group dell'Università della Pennsylvania hanno svelato una svoltainduttore toroidale verticaleincorporato direttamente nei wafer di silicio, consentendo l'integrazione su chip ultracompatta per convertitori di potenza ed elettronica ad alta frequenza. Lo studio, pubblicato su un'importante rivista di microelettronica, descrive in dettaglio un processo di fabbricazione compatibile con CMOS che supera la sfida di incorporare strutture magnetiche 3D in trincee profonde di silicio.

Il prototipoinduttore toroidale verticaleraggiunge un'induttanza di 60 nH, una resistenza CC di 399 mΩ e un fattore di qualità di 17,5 a 70 MHz: parametri prestazionali che competono con gli induttori convenzionali montati su superficie occupando allo stesso tempo molto meno spazio. Utilizzando l'incisione multilivello del wafer, la modellatura della cavità e le interconnessioni attraverso il wafer, il team ha integrato con successo l'induttore nel substrato di silicio, con circuiti di controllo digitale e interruttori di alimentazione posizionati sulla superficie del wafer. Questo design riduce le dimensioni complessive dei convertitori DC-DC fino al 40%, risolvendo un grave collo di bottiglia nella miniaturizzazione di dispositivi elettronici portatili, dispositivi indossabili e IoT.

“Incorporamentoinduttori toroidali verticaliall'interno della massa di silicio si sblocca il volume inutilizzato, consentendo sistemi più complessi e compatti", ha affermato il ricercatore capo. La tecnologia è particolarmente promettente per i circuiti integrati 3D e i moduli di gestione dell'energia di prossima generazione, dove l'efficienza dello spazio e le prestazioni termiche sono fondamentali. Il team sta attualmente collaborando con produttori di semiconduttori per scalare il processo per la produzione di massa.