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Los investigadores amplían la capacidad del microchip con una nueva tecnología inductora 3D – Calendae

Hola, ¿qué tal colega?. Te habla Jordi Oriol y en esta ocasión hablaremos sobre Los investigadores amplían la capacidad del microchip con una nueva tecnología inductora 3D – Calendae

Cuanto más pequeño es mejor cuando se trata de microchips, dijeron los investigadores, y al usar componentes 3D en una plataforma de fabricación de microchips 2D estandarizada, los desarrolladores pueden usar hasta 100 veces menos espacio de chip. Un equipo de ingenieros mejoró el rendimiento de su tecnología de inducción 3D desarrollada anteriormente al agregar hasta tres órdenes de magnitud más de inducción para satisfacer las demandas de rendimiento de los dispositivos electrónicos modernos.

En un estudio realizado por Xiuling Li, una ingeniería Eléctrica y Computación profesor de la Universidad de Illinois y director interino de la Laboratorio de Micro y Nanotecnología de Holonyak, los ingenieros introducen un inductor de microchip capaz de inducción magnética al nivel de decenas de militesla. Mediante el uso de tubos llenos de nanopartículas magnéticas de cuerda automática totalmente integradas, la tecnología garantiza la distribución del campo magnético condensado y el almacenamiento de energía en el espacio 3D, al mismo tiempo que mantiene la pequeña huella necesaria para adaptarse a un chip. Los resultados del estudio se publican en la revista Science Advances.

Los inductores de microchip tradicionales son espirales 2D de alambre relativamente grandes, y cada vuelta del alambre produce una inductancia más fuerte. en un estudio previo, El grupo de investigación de Li desarrolló inductores 3D utilizando procesamiento 2D al cambiar a un paradigma de membrana laminada, que permite que el cable se salga del plano en espiral y esté separado por una delgada película aislante de una vuelta a la siguiente. Cuando se desenrolló, las membranas de alambre anteriores tenían 1 milímetro de largo pero ocupaban 100 veces menos espacio que los inductores 2D tradicionales. Las membranas de alambre que se muestran en este trabajo tienen 10 veces la longitud a 1 centímetro, lo que permite incluso más vueltas y una mayor inductancia, mientras que ocupan aproximadamente la misma cantidad de espacio de chip.

«Una membrana más larga significa un rodamiento más rebelde si no se controla», dijo Li. “Anteriormente, el proceso de laminación automática se activaba y se realizaba en una solución líquida. Sin embargo, descubrimos que a medida que trabajamos con membranas más largas, permitir que el proceso tuviera lugar en una fase de vapor nos dio un control mucho mejor para formar rollos más apretados y uniformes «.

Otro desarrollo clave en los nuevos inductores de microchip es la adición de un núcleo de hierro sólido.

«Los inductores más eficientes son típicamente un núcleo de hierro envuelto en alambre, que funciona bien en circuitos electrónicos donde no es tan importante considerar el tamaño», dijo Li. «Pero esto no funciona a nivel de microchip, ni favorece el proceso de cuerda automática, así que tuvimos que encontrar una forma diferente».

Para hacer esto, los investigadores llenaron las membranas ya enrolladas con una solución de nanopartículas de óxido de hierro usando un gotero diminuto.

«Aprovechamos la presión capilar, que succiona las gotas de la solución hacia los núcleos», dijo Li. “La solución se seca, dejando el hierro depositado dentro del tubo. Esto agrega propiedades que son favorables sobre los núcleos sólidos estándar de la industria, lo que permite que estos dispositivos funcionen a una frecuencia más alta con menos pérdida de rendimiento «.

A pesar del avance significativo sobre la tecnología anterior, los nuevos inductores de microchip todavía tienen una serie de problemas que el equipo está abordando, dijo Li.

«Como con cualquier dispositivo electrónico miniaturizado, el gran desafío es la disipación de calor», dijo. “Estamos abordando este problema trabajando con colaboradores para encontrar materiales que disipen mejor el calor generado durante la inducción. Si se aborda correctamente, la inducción magnética de estos dispositivos podría ser de cientos a miles de militesla, lo que los hace útiles en una amplia gama de aplicaciones, incluida la electrónica de potencia, la resonancia magnética y las comunicaciones «.

Investigadores de la Universidad de Stanford, la Universidad Tecnológica de Hefei, China, y la Universidad de Twente, Países Bajos, también participaron en este estudio.

Li también está afiliado al Departamento de Ciencias Mecánicas e Ingeniería, el Laboratorio de Investigación de Materiales y al Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas en la U. de I.

El Centro de Investigación de Ingeniería de la Fundación Nacional de Ciencias para la Optimización de Energía de Sistemas Electrotérmicos y el Departamento de Energía de los Estados Unidos apoyaron esta investigación.

Se encuentra disponible el documento «Inducción magnética monolítica a nivel mtesla utilizando tecnología de membrana autoenrollada» en linea y de la U. de I. News Bureau. DOI: 10.1126 / sciadv.aay4508

vía news.illinois.edu

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