各种电子设备的普及和发展,对不同应用场合下设备的稳定供电提出了更高的要求。相比于线性稳压器,开关电源因为其较高的效率、丰富的拓扑结构被广泛运用于各种电力电子设备。电感和变压器等磁性器件是开关电源的关键元件,小尺寸、高功率密度、低成本等要求给磁性器件设计和制造带来了较高的挑战。在现有的磁性器件中,分立的磁性器件通常占有较大体积,很难满足小型化电子设备需求。大部分基于印制电路板工艺的磁性器件受限于线条尺寸,电感密度较低。通过特殊工艺引入磁性材料以及采用多层板金属布线可以一定程度提高印制电路板的性能,但增加了制造成本。片上磁性器件比较容易满足小型化需求,但是多数片上磁性器件受限于厚胶光刻等技术,金属布线厚度较小,导致其通常具有较大的电阻,产生较高的损耗,降低了整个系统的性能。这些磁性器件较大的面积/体积、较低的效率等缺点影响和限制着电源系统的性能。因此,本文提出一种微型功率电感,在较小的面积下,实现较高的电感效率以运用于全集成电源管理系统。本文所提出的微型功率电感基于硅基嵌入式布线工艺,将两个厚度接近衬底厚度一半的平面螺旋金属线圈分别从正面和背面嵌入硅衬底,并通过硅通孔连接使得两个线圈并联,从而实现了与衬底厚度近似的有效金属厚度,大幅减小了电感的直流电阻。另一方面,双面嵌入式结构减弱了高宽比对线圈线宽和间距的限制,在较大的电感有效金属厚度下,仍然可以实现较小的金属线宽和线条间距,保证了电感密度。本文使用HFSS软件对提出的双面嵌入式电感进行了系统的仿真研究,并在此基础上进行了工艺流程设计和实验制备。本文设计制备的双面嵌入式电感在350μm厚的硅衬底上实现了300μm的有效金属厚度、25μm的金属线宽和15μm的线条间距。本文实验制备的面积0.8 mm~2的双面嵌入式电感仅有42mΩ的直流电阻,电感值达到了16.1 n H,从而实现了0.4 n H/mΩ的大电感与直流电阻比。较高的电感与直流电阻比保证了电感性能,在1.8 V到0.85 V、100 MHz的集成DC-DC变换器应用中,该双面嵌入式电感可以实现96.1%的效率。相比于其他相关研究,该电感在输出电流为0.16 A到1.2 A区间时有着最高的效率。