Penn のエンジニアがオンチ​​ップ統合用の CMOS 互換垂直トロイダル インダクタを開発

フィラデルフィア – 2025 年 12 月 2 日 – ペンシルベニア大学のマイクロセンサーおよびマイクロアクチュエーター グループの研究者が画期的な技術を発表しました縦型トロイダルインダクタシリコンウェーハに直接埋め込まれているため、電力コンバータと高周波エレクトロニクスの超小型オンチップ統合が可能になります。有力なマイクロエレクトロニクスジャーナルに掲載されたこの研究は、シリコンの深いトレンチに3D磁気構造を埋め込むという課題を克服するCMOS互換の製造プロセスを詳述している。

プロトタイプ縦型トロイダルインダクタは、70 MHz で 60 nH のインダクタンス、399 mΩ の DC 抵抗、および 17.5 の品質係数を達成します。これは、占有スペースを大幅に削減しながら、従来の表面実装インダクタに匹敵する性能指標です。マルチレベルのウェハエッチング、キャビティ成形、ウェハ貫通相互接続を利用することで、チームはデジタル制御回路と電源スイッチをウェハ表面に配置して、インダクタをシリコン基板に統合することに成功しました。この設計により、DC-DC コンバータの全体サイズが最大 40% 縮小され、ポータブル電子機器、ウェアラブル、IoT デバイスの小型化における大きなボトルネックに対処できます。

「埋め込み縦型トロイダルインダクタ「シリコンバルク内で未使用のボリュームが解放され、より複雑でコンパクトなシステムが可能になります。この技術は、スペース効率と熱性能が重要な次世代の3D ICおよび電源管理モジュールに特に有望です。チームは現在、量産に向けてプロセスを拡張するために半導体メーカーと協力しています」と主任研究者は述べた。