官方认证！芯片微型化最后堡垒被攻破：复旦团队“卷”出革命性电感，性能暴增近百倍，手机未来或薄如卡片！
当我们惊叹于手机越来越轻薄、功能却日益强大时，可能很少想到，这场微型化革命背后，有一个至关重要的“顽固分子”一直在拖后腿——它就是片上电感。在负责Wi-Fi、蓝牙、5G等无线通信的射频芯片中，这个看似不起眼的元件，却常常霸道地占据着30%至50% 的宝贵芯片面积，成为阻碍芯片进一步缩小尺寸、提升集成度的终极瓶颈。多年来，随着CMOS工艺的迭代，晶体管、电阻、电容都已成功实现纳米级微缩，唯独电感，受制于其固有的物理原理，尺寸始终难以大幅缩减。传统的平面螺旋电感，为了获得足够的电感值和性能，不得不“摊大饼”式地占用巨大面积。然而，这一困扰全球芯片行业数十年的难题，近期被中国科学家以极具想象力的方式打开了突破口。复旦大学智能机器人与先进制造创新学院的崔继斋、黄高山、梅永丰教授团队，提出并成功验证了一种名为 “RuMi” 的三维卷曲集成高密度微电感解决方案。这项成果犹如一枚“技术深水炸弹”，不仅有望将电感尺寸压缩至前所未有的程度，其性能指标更是实现了近两个数量级的惊人飞跃，为未来超小型、高性能射频系统级芯片的诞生铺平了道路。
行业之痛：为何电感成了芯片微缩的“钉子户”？
要理解这项突破的价值，首先要明白电感在芯片上为何如此“难搞”。在宏观世界，电感通常是一个线圈，其电感值很大程度上取决于线圈的匝数、面积和磁芯材料。在芯片上，工程师们用金属导线在平面上绕制出微型螺旋线圈来模拟这一功能。但物理规律在此设置了天花板：平面结构的电感值增长与导线长度（即占用面积）呈近似线性关系。这意味着，想要获得更高的电感值，就必须付出更大的面积代价。此外，高频工作时，寄生效应加剧，传统结构效率低下。因此，在寸土寸金的芯片上，电感成了那个既无法舍弃（滤波、阻抗匹配、振荡电路都离不开它）、又无法缩小的尴尬存在，严重制约了射频前端模组乃至整个通信芯片向更小、更集成的方向演进。
复旦方案：当电感学会“自我卷曲”
面对这一困局，复旦大学团队跳出了传统二维平面的思维定式，转向了三维空间寻找答案。他们的核心灵感来源于一种巧妙的微纳制造技术——应力驱动自卷曲。想象一下，如果你有一张很长的纸条，通过精巧的设计使其内部存在应力差，它就会自动卷曲成一个紧密的管状或筒状结构。
研究团队正是利用了这一原理。他们首先在晶圆上制备出特殊的纳米薄膜层状结构（包含导电层和具有应力的功能层），然后通过释放应力，让这条超长的平面导线自动卷曲成立体的微型管状线圈。这就是“三维卷曲集成”的奥秘。但这还不够，为了极大提升性能，团队在卷曲结构中集成了纳米层状的软磁材料。这一设计画龙点睛，显著增强了线圈层与层之间的磁耦合效率。
其带来的结果是革命性的：传统平面电感的性能（电感面积密度）随尺寸增大增长缓慢，而他们的三维RuMi电感，得益于立体结构和强磁耦合，其性能随导线长度呈现超线性增长。也就是说，在占用相同芯片面积的前提下，RuMi电感能提供远超传统电感的性能；或者在提供相同电感值时，它能节省出大量面积。
硬核数据与工艺：不只是纸面创新
这项研究绝非停留在理论设想。团队展示了令人信服的硬核数据和成熟的工艺方案。
性能飞跃：通过优化磁性叠层、卷曲应力和几何参数，团队制备的RuMi电感在 0.55 GHz频率下，实现了高达8333 nH/mm²的电感面积密度。与学术界和工业界报道的主流高性能平面电感相比，这一数值提升了近100倍（两个数量级），并且在更宽的GHz频段内都展现出优异的性能。
工艺兼容：任何芯片技术的落地，都必须考虑与现有庞大产业生态的兼容性。团队创新地提出了仅需四步光刻的制备方法，该流程与标准CMOS工艺完全兼容，无需昂贵且复杂的特殊设备。更令人振奋的是，他们在2英寸晶圆片上实现了约92%的制造良率，这为未来大规模产业化奠定了坚实基础。
集成灵活：RuMi电感既可以与晶体管、电容、电阻等元件在同一个芯片上一体化制造，形成完整的射频系统级芯片；也可以通过激光微切割，作为一个独立的高性能模块，与其他芯片进行异构集成，应用方式极其灵活。
这项突破的意义，远不止于让电感变小变强。它实际上是为整个先进电子系统的小型化与性能升级，拆掉了一堵关键的技术围墙。
推动射频芯片全面集成：它使得制造真正高度集成的射频系统级芯片成为可能，将极大促进5G/6G通信终端、物联网传感节点、可穿戴设备向更轻薄、更省电的方向发展。未来的手机，射频部分可能只需一颗高度集成的微型芯片。
赋能前沿高频应用：其优异的紧凑结构和高频特性，使其成为高频电源管理芯片、毫米波雷达芯片的理想选择，甚至能为量子计算中的微波控制电路、微纳机器人的无线供能与近场通信等前沿领域提供关键器件支撑。
引领设计范式变革：RuMi方案的成功，展示了三维集成在突破传统二维集成电路物理极限方面的巨大潜力，必将激励更多研究者探索利用第三维度来释放芯片的终极性能。