PISA – La ricerca dell’Università di Pisa ha sviluppato una nuova metodologia per superare uno dei principali ostacoli alla miniaturizzazione dei circuiti integrati a radiofrequenza: l’ingombro degli induttori. Questi componenti, fondamentali per sistemi wireless, radar, sensori e apparecchiature ad alta frequenza, occupano abitualmente una superficie considerevole sui microchip, limitando la possibilità di ridurre le dimensioni complessive dei dispositivi.
Lo studio, condotto dal Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione in collaborazione con il CISUP ed è stato pubblicato sulla rivista scientifica Nature Communications, propone la realizzazione di microinduttori metallici tridimensionali. Invece di svilupparsi sul piano del chip, le microbobine vengono stampate direttamente sopra i contatti elettrici e le interconnessioni esistenti, sfruttando lo spazio verticale.
“Nei moderni circuiti a radiofrequenza gli induttori possono occupare tra il 20 e il 50% della superficie di un chip”, spiega Alessandro Paghi, ex ricercatore post-doc a Pisa e ora alla Scuola Normale Superiore. L’obiettivo della tecnica è proprio quello di contenere gli spazi e i costi di produzione, aumentando i componenti integrabili a parità di superficie.
Il processo si basa su una tecnica di microstampa 3D basata sull’elettrodeposizione metallica ad alta precisione, che permette di far crescere strutture tridimensionali con geometrie controllate. “Il punto chiave è disaccoppiare il valore dell’induttanza dalla superficie occupata sul chip”, evidenzia il coordinatore dello studio e docente di elettronica Giuseppe Barillaro. “Stampando la microbobina nella terza dimensione, si possono ottenere le proprietà elettriche desiderate senza richiedere ulteriore superficie rispetto a quella già utilizzata dai contatti”.
I test condotti sui componenti hanno evidenziato prestazioni competitive rispetto alle tecnologie attuali. Un ulteriore vantaggio risiede nella compatibilità del metodo con i processi produttivi standard: la stampa 3D può essere applicata in una fase successiva su chip già fabbricati, consentendo di personalizzare le prestazioni o aggiungere componenti passivi senza modificare la produzione di base.
Le possibili applicazioni spaziano dai moduli di comunicazione wireless alle reti 5G e oltre, passando per i sistemi radar, l’Internet of Things e i circuiti a microonde. Come sottolinea il co-autore Farbod Abazar, l’approccio promette di incrementare la densità di integrazione riducendo al contempo costi e ingombri dei circuiti.
REDAZIONE
