Электронные компоненты свернули в трубочку
Исследователи из Университета Иллинойса (University of Illinois at Urbana-Champaign), отказались от традиционной «двумерной» схемы распределения элементов электронных фильтров на кристалле и создали мембрану, объединяющую нужные компоненты. Это позволило заметно уменьшить размер фильтров и, по мнению разработчиков, открыло новые возможности для создания более компактных радиоприборов.
Электронные фильтры необходимы для качественной работы телефонов и других беспроводных устройств. Они устраняют или, наоборот, - усиливают определенные входные сигналы для достижения нужного уровня выходных импульсов. Фильтры являются неотъемлемой частью современных гаджетов, но занимают заметное место на микросхемах. Поэтому на протяжении всего пути создания электронных устройств конструкторы постоянно работают над уменьшением места, необходимого для размещения компонентов.
Результаты исследования, проведенного профессором электротехники и компьютерной инженерии Сюлин Ли (Xiuling Li), опубликованы в журнале Advanced Functional Materials, свидетельствуют о том, что переход от двумерной к трехмерной компоновке элементов позволяет существенно уменьшить размер электронных фильтров и прочих ключевых составляющих беспроводных устройств.
В ходе создания новых образцов был использован специальный процесс травления и литографии, позволивший нанести 2D-схему на очень тонкие мембраны. В традиционной схеме они соединяют конденсаторы и катушки индуктивности с другими элементами в одной плоскости. Исследователи сформировали многослойную мембрану, которую можно свернуть в тонкую трубку и компактно поместить на чип.
«Шаблоны или маски, которые мы используем для формирования схем на двухмерных мембранных слоях, могут быть настроены для достижения любых видов электрических взаимодействий, необходимых для конкретного устройства», - пояснил аспирант Университета Иллинойса Марк Краман (Mark Kraman). - «Экспериментировать с различными конструкциями фильтров, используя разработанную нами технику, относительно просто, потому что нам нужно менять структуру маски только тогда, когда мы хотим внести изменения».
Исследователи заявили, что проверили характеристики свернутых компонентов и обнаружили, что при нынешней конструкции фильтры подходят для устройств, работающих в диапазоне частот 1-10 ГГц. Но нет принципиальных препятствий для применения наработок и в мегагерцовом диапазоне. Поэтому спектр применения технологии достаточно широк.
«Мы работали с несколькими простыми конструкциями фильтров, но теоретически можем создать любую их комбинацию, используя те же этапы процесса», - сказал соавтор исследования Майк Янг (Mike Yang).
«Наш способ объединения катушек индуктивности и конденсаторов может вывести интеграцию пассивных электронных схем на совершенно новый уровень», - подчеркнул руководитель команды Сюлин Ли.