随着登纳德缩放比例定律（Dennard’s law）的失效,功率密度逐渐成为限制芯片计算能力的一个关键因素。当前,三维集成和多核芯片架构的发展使得电源系统逐渐向片上集成的方向发展,以满足应用场景对于多电压域、高精度、快速瞬态响应的需求。作为片上开关电源的关键器件,片上耦合电感的性能对片上电源的功率效率与功率密度有着至关重要的影响。本文从磁芯膜制备、工艺制程、闭合磁路设计、高频测试和损耗归因方面对甚高频耦合电感做了深入的研究。首先,采用原位施加偏置磁场溅射和倾斜溅射两种手段制备了具有平面单轴各向异性的FeCoTiO纳米复合颗粒膜。对比研究了两种方法对于诱导单轴各向异性场、有效阻尼因子和高频磁损耗的影响。获得了矫顽力低至1.7 Oe,有效阻尼系数约0.016,饱和磁化强度达到15 KGs,相对磁导率在200～300范围,而且具备较高的电阻率的FeCoTiO纳米复合颗粒膜,约800μΩ·cm。明确指出了应根据应用频段选择磁膜制成方式。200MHz以内原位磁场诱导沉积磁膜的损耗因子低于倾斜溅射沉积的磁膜。其次,从Above IC集成方案出发,以FeCoTiO磁芯膜和半嵌入型绕组线圈制程工艺为支撑,研制了开路磁芯和矩形闭合回路磁芯两种电感,其中单轴各向异性闭合磁路耦合电感的感值为2′7.4nH、直流电阻RDC=0.27W、峰值品质因数QAC=17@300 MHz,但耦合系数<0.1;开路磁芯非耦合电感的感值为7.2 nH、RDC=0.65W、峰值品质因数QAC=7.5@130MHz。接着,为了进一步降低欧姆损耗,提升饱和电流,开发了基于SU8厚胶的工艺制程,将片上电感的绕组线圈厚度从8mm提升至25mm,大幅降低了直流电阻,测试得到的最小直流电阻仅18 mW。此外,针对难轴激发的磁芯耦合电感难以在单轴各向异性闭合磁路中形成有效耦合的问题,提出了由各向异性与各向同性磁膜拼接而成的闭合磁芯膜结构,并从磁阻理论出发,建立了二维磁路模型。最后,完成了多批次片上耦合电感的设计、仿真和流片加工。其中,基于Ni81Fe19/Si O2多层膜的拼接型磁芯耦合电感的感值为相同面积空心电感的51倍,L/RDC达到323 n H/W,耦合系数达（15）（13）（20）,感值密度达到127 nH/mm2。基于Ni45Fe55/Si O2多层膜的拼接型磁芯膜耦合电感的L/RDC达到295 n H/W,品质因数QAC提升至23.5。计算结果表明,如将上述耦合电感应用于1.8V:0.9V反向耦合直流-直流变换器中,在电源相电流0.27A（轻载）到1.6A（重载）的范围内,耦合电感均具备大于96%的功率效率,峰值功率效率可至97.7%。以上实验不仅验证了二维磁路模型的准确性,而且为电感型片上电源系统打下了很好的基础。