随着便携式电子、可穿戴设备和物联网终端的快速发展，电子系统对小型化、高效率、高功率密度电源管理芯片的需求日益增长。传统 DC-DC 电源转换器通常依赖 PCB 板级连接的大体积分立电感，限制了电源模块的进一步小型化和高密度集成。为此，全集成高效率的 DC-DC 电源芯片成为电源管理领域的重要研究方向。
近日，湖南大学半导体学院（集成电路学院）徐思行副教授团队依托高电感密度 MEMS磁芯电感器与定制 CMOS 控制器协同设计方案，成功研发一款超紧凑降压转换器（Buck 转换器）。针对多数电源转换器工作频率低于 10 MHz 的通用使用需求，课题组研发低成本晶圆级光刻胶模具电镀工艺用于电感器制备，器件电感密度可达 210nH/mm²，品质因子达到 10。研究人员对降压转换器控制器与自研 MEMS 电感器开展协同优化，基于 180 nm CMOS 工艺完成控制器流片。项目将 MEMS 电感器与控制器集成电路完整集成到电源模块中，搭建成型电源模块整体体积仅有 5.3 mm³。该电源模块可实现 2.7~3.6 V 输入电压至 1.75 V 输出电压的稳压变换，峰值电源转换效率达83%。此项研究成果开辟了高密度、高效率、微型化全集成电源管理芯片的全新研制思路，在便携电子产品、可穿戴装备、物联网终端、通信模块以及片上系统（SoC）供电等领域具备较好产业化应用潜力。
相 关 研 究 成 果 以 “An Ultra-Compact and High-Efficiency Buck Converter
Enabled by Co-designed High-Density, Low-Cost MEMS Inductor
”
为题发表于电
源电路领域顶刊《
IEEE Transactions on Power Electronics
》。湖南大学为第一通讯单位，
长沙金维集成电路有限公司为合作单位。该工作得到了国家自然科学基金、长沙半导体
技术与应用创新研究院中试项目、岳麓山工业创新中心产业创新前沿项目等支持。
来源：徐思行
0731-88820068
