(57)【要約】【課題】半導体チップ間を磁界結合で接続するコイルのコイル径を、小さくできる集積回路装置を提供する。【解決手段】第１半導体チップ１０と、第２半導体チップ２０と、第１半導体チップ１０の上に配置され、第２半導体チップ２０に送信する送信信号を磁界に変換する変換部１１と、磁界を増加させる共振部３１と、第２半導体チップ２０の上に配置され、増加後の磁界を受信信号に変換する結合部２１とを備え、変換部１１と共振部３１と結合部２１は、積層して配置される。【選択図】図１
2018050096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１半導体チップと、
第２半導体チップと、
前記第１半導体チップの上に配置され、前記第２半導体チップに送信する送信信号を磁界に変換する変換部と、
前記磁界を増加させる共振部と、
前記第２半導体チップの上に配置され、増加後の磁界を受信信号に変換する結合部と
を備え、
前記変換部と前記共振部と前記結合部は、積層して配置される
ことを特徴とする集積回路装置。
【請求項２】
前記共振部は、前記変換部の上又は下に配置されることを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置。
【請求項３】
前記共振部は、前記結合部の上又は下に配置されることを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置。
【請求項４】
複数の前記共振部を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の集積回路装置。
【請求項５】
前記変換部は、前記送信信号を生成する送信部、第１コンデンサ、第１抵抗、及び送信コイルを備え、前記共振部は、第２コンデンサ、第２抵抗、及び共振コイルを備え、前記結合部は、受信コイルと受信部を備え、
前記送信部と前記送信コイルは、前記第１コンデンサと前記第１抵抗の直列回路を介して接続され、前記第２コンデンサと第２抵抗の直列回路が前記共振コイルに並列接続され、前記送信コイルと前記受信コイルのインダクタンスをＬ、前記第１コンデンサの静電容量値をＣ１、前記第１抵抗の抵抗値をＲ１、前記第２コンデンサの静電容量値をＣ２、前記第２抵抗の抵抗値をＲ２、及び共振周波数をｆとした場合に、下記の式を満たすことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の集積回路装置。
【数５】
2018050096.tif 000007
【請求項６】
前記送信コイルと前記共振コイルの直径は同一であり、且つ両コイルを重ねて配置した場合の前記送信コイルの中心と前記共振コイルの中心との間の距離は、前記直径の半分以内である
ことを特徴とする請求項５に記載の集積回路装置。
【請求項７】
前記送信コイルと前記共振コイルの直径は同一であり、且つ両コイルの中心位置を一致させた場合の前記送信コイルと前記受信コイルとの積層方向の距離は、前記直径の半分以内である
ことを特徴とする請求項５に記載の集積回路装置。
【請求項８】
第１送信部と第１受信部を有する第１半導体チップと、
第２送信部と第２受信部を有する第２半導体チップと、
前記第１半導体チップに配置され、前記第１送信部が出力する送信信号を磁界に変換するとともに、前記第２送信部が出力する送信信号を変換した磁界と共振させた共振磁界を受信し、前記第１受信部に出力する変換部と、
前記第１半導体チップに配置され、前記第１半導体チップの変換部に対し、前記第１送信部と前記第１受信部を切り替えて接続する切り替え部と、
前記第１半導体チップに配置され、前記共振磁界を生成する共振部と、
前記第２半導体チップに配置され、前記第２送信部が出力する送信信号を磁界に変換するとともに、前記第１送信部が出力する送信信号を変換した磁界と共振させた共振磁界を受信し、前記第２受信部に出力する変換部と、
前記第２半導体チップに配置され、前記第２半導体チップの変換部に対し、前記第２送信部と前記第２受信部を切り替えて接続する切り替え部と、
前記第２半導体チップに配置され、前記共振磁界を生成する共振部と、
を備えることを特徴とする集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップ間を、無線通信で接続する集積回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ムーアの法則の限界が近づいており、１枚の半導体チップの単体性能を追求する時代から、パケージ内に複数のチップを収納し、システム性能を追求する時代に変革して来ている。例えば、ＤＲＡＭでは、数十枚のチップを使用する例が検討されている。
【０００３】
チップ間を接続する方法としては、ワイヤ・ボンディング技術が周知である。ワイヤ・ボンディング技術は、歩留まり上の接続数の限界があり、数十枚のチップを重ねて１個のパッケージに収めることは困難である。
【０００４】
そこで、チップ間を、磁界結合による無線通信によって接続する方法が例えば非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】黒田忠広「近接場ワイヤレス通信が拓く超低電力３次元集積システム」、〔online〕、〔平成28年9月8日検索〕、インターネット（http://www.jst.go.jp/kisoken/crest/ryoikiarchive/ulp/topics/pdf/121130/06-Wireless-Kuroda.pdf）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の磁界結合による最大通信距離は、コイルの直径程度であり、数十枚のチップ間を接続する場合、その厚み分と同等の大きさのコイルを用意する必要がある。したがって、チップ面積に占めるコイルの割合が大きくなり、コストが高くなる課題がある。
【０００７】
本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、従来よりもコイル径を小さくでき、コストダウンできる集積回路装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態の一態様に係る集積回路装置は、第１半導体チップと、第２半導体チップと、前記第１半導体チップの上に配置され、前記第２半導体チップに送信する送信信号を磁界に変換する変換部と、前記磁界を増加させる共振部と、前記第２半導体チップの上に配置され、増加後の磁界を受信信号に変換する結合部とを備え、前記変換部と前記共振部と前記結合部は、積層して配置されることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コイル径を小さくでき、コストダウンできる集積回路装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る集積回路装置の主要部の積層構造を示す模式的側面図である。
【図２】第１実施形態に係る集積回路装置の送信信号、受信コイルの出力、及び受信信号のそれぞれの波形例を示す模式図である。
【図３】第１実施形態に係る集積回路装置の送信コイルと共振コイルと受信コイルの関係をより具体的に示す模式図である。
【図４】第１実施形態に係る集積回路装置の送信コイルと共振コイルの中心位置をずらした状態を示す模式的側面図である。
【図５】送信コイルと共振コイルの中心位置をずらした場合の送信コイルの電流と共振コイルの電流との関係を示す図であり、（ａ）は電流の関係を示す図であり、（ｂ）は送信コイルと共振コイルの中心位置の関係を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る集積回路装置の送信コイルと共振コイルの配置例を示す図であり、（ａ）は同じ層に同心円状に配置した例、（ｂ）は異なる層に配置した例を示す模式図である。
【図７】第１実施形態に係る集積回路装置の変形例の積層構造を示す模式的側面図である。
【図８】第１実施形態に係る集積回路装置の他変形例の積層構造を示す模式的側面図である。
【図９】第２実施形態に係る集積回路装置の主要部の積層構造を示す模式的側面図である。
【図１０】第３実施形態に係る集積回路装置の主要部の構成例を示す模式的側面図である。
【図１１】第３実施形態の第１半導体チップと第２半導体チップの機能構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。複数の図面中同一のものに
は同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。
【００１２】
〔第１実施形態〕
図１に、第１実施形態に係る集積回路装置１の主要部の模式的側面図を示す。図１に示す集積回路装置１は、例えばフラッシュメモリ等の半導体チップを、複数枚積層して１個のパッケージに収めたものである。図１は、第１半導体チップ１０、第２半導体チップ２０、及び第３半導体チップ３０の３枚が積層される例で示す。
【００１３】
なお図１は、作図の都合により、各機能構成部が各半導体チップの内部に配置されているように表記している。実際の各機能構成部は、各半導体チップ１０，２０，３０の表面に配置される。また、各半導体チップ１０，２０，３０は、間隔を空けずに積層される。
【００１４】
（集積回路装置の構成）
集積回路装置１は、第１半導体チップ１０と、第２半導体チップ２０と、第３半導体チップ３０と、変換部１１と、結合部２１と、共振部３１とを備える。変換部１１は、第１半導体チップ１０の上に配置され、第２半導体チップ２０に送信する送信信号を磁界に変換する。共振部３１は、例えば第２半導体チップ３０の上に配置され、変換部１１が変換した磁界と共振し、磁界を増加させた共振磁界を生成する。結合部２１は、第２半導体チップ２０の上に配置され、共振磁界から受信信号を得る。
【００１５】
変換部１１は、送信部１２と送信コイル１３を備える。結合部２１は、受信コイル２２と受信部２３を備える。共振部３１は、共振コイル３２で構成される。
【００１６】
なお、図１は、本実施形態の主要部のみを示し、各半導体チップ１０，２０，３０の具体的な構成、及び電源等の表記は省略している。また、共振部３１は、第１半導体チップ１０、及び第２半導体チップ２０のどちらか一方の上、又は双方の上に配置しても良い。それらの例については後述する。
【００１７】
（集積回路装置の動作）
次に、図１と図２を参照して集積回路装置１の半導体チップ間の通信方法について説明する。図２は、上から順に、送信信号、受信コイル２２の出力、及び受信信号のそれぞれの波形例を模式的に示す図である。図２の横方向は時間、縦方向は電圧である。
【００１８】
送信部１２は、第２半導体チップ２０に送信する送信信号を送信コイル１３に出力する。送信信号は、例えばメモリのアドレス、及び記憶するデータ等のディジタル信号である。
【００１９】
送信コイル１３は、送信信号の電圧が＋の区間（図２）において磁界を発生する。図１に、送信コイル１３で発生する磁界を破線で模式的に示す。
【００２０】
送信コイル１３で発生した磁界は、共振コイル３２との間で磁界共振する。共振コイル３２は、磁界共振することで、送信コイル１３に流れる電流よりも大きな電流を自身に誘起させ、送信コイル１３で発生した磁界よりも増加させた共振磁界を生成する（図１に実線で示す磁界）。なお、共振条件については後述する。
【００２１】
受信コイル２２は、共振コイル３２で増加した共振磁界と磁気結合し、共振磁界から受信信号を得る。図２に、受信コイル２２の出力波形の例を示す。受信コイル２２は、送信信号の電圧が変化する時に、電磁誘導により方向の異なる誘導起電力を発生させる。
【００２２】
受信部２３は、受信コイル２２の誘導起電力（出力波形）を、０／１の判定レベルで矩形波に変換する（図２に示す受信信号）。受信信号は、送信信号の０→＋と＋→０の変化のタイミングに同期した信号である。したがって、第２半導体チップ２０で、第１半導体チップ１０の送信信号を受信することができる。
【００２３】
受信コイル２２は、共振コイル３２によって増加した共振磁界と結合するので、送信コイル１３と受信コイル２２との間の距離を大きくしても送信信号を受信することができる。
【００２４】
また、送信コイル１３と受信コイル２２との間の距離を一定とした場合は、両コイルの直径を、共振コイル３２を備えない場合よりも小さくできる。したがって、本実施形態の集積回路装置１によれば、チップ面積に占めるコイル面積の割合を小さくできるので集積回路装置を小型化できる。また、集積回路装置のコストを下げることができる。
【００２５】
次に、送信コイル１３と共振コイル３２が共振する共振条件について図３を参照して説明する。
【００２６】
（共振条件）
図３は、集積回路装置１の送信部１２〜受信部２３のより具体的な構成例を示す図である。
【００２７】
第１半導体チップ１０は、送信部１２、第１コンデンサＣ１、第１抵抗Ｒ１、及び送信コイル１３を備える。第２半導体チップ２０は、受信コイル２２と受信部２３を備える。第３半導体チップ３０は、共振コイル３２、第２コンデンサＣ２、及び第２抵抗Ｒ２を備える。
【００２８】
送信コイル１３と送信部１２は、第１抵抗Ｒ１と第１コンデンサＣ１との直列回路を介して接続される。共振コイル３２の両端は、第２抵抗Ｒ２と第２コンデンサＣ２の直列回路で接続される。受信コイル２２の両端は、受信部２３の２端子が接続される。
【００２９】
送信コイル１３と共振コイル３２とが共振し、共振コイル３２に流れる電流が最大になる第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２の静電容量は、次式で計算できる。
【００３０】
【数１】
2018050096.tif 000003
【００３１】
ここで、Ｌは送信コイル１３と共振コイル３２のインダクタンスである。ｆは共振周波数である。
【００３２】
√の成分は、正の値を取る必要から、次式の条件を満たす場合に送信コイル１３と共振コイル３２を共振させることができる。
【００３３】
【数２】
2018050096.tif 000004
【００３４】
ただしＲ１＞Ｒ２である。一方、送信コイル１３に流れる電流Ｉ１と共振コイル３２に流れる電流Ｉ２は、次式で表せる。
【００３５】
【数３】
2018050096.tif 000005
【００３６】
ここでＶｉｎは、送信信号の電圧である。式（４）と（５）から、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の比が大きいほど共振コイル３２に流れる電流Ｉ２を大きくできることが分かる。
【００３７】
スパイラルコイルから放射されるｚ軸方向の磁界Ｈ（ｚ）は、次式で表せる。
【００３８】
【数４】
2018050096.tif 000006
【００３９】
ここでＩはスパイラルコイルに流れる電流、ａｎはコイルの半径（ａ１，…，ａＮ）である。したがって、電流Ｉを10倍にすると、磁界Ｈは電流Ｉに比例するので、磁界Ｈは10倍になる。
【００４０】
一方、スパイラルコイルから距離ｚ離れた位置の磁界は、距離ｚの３乗に比例して小さくなるので、磁界Ｈを１０倍にすると、距離ｚは2.2倍（３√１０倍）に拡大することができる。つまり、共振コイル３２で磁界を増加させることで、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間の通信距離を延長することができる。
【００４１】
したがって、本実施形態の集積回路装置１によれば、通信距離が一定であれば、送信コイルのコイル径を小さくすることができる。よって、集積回路装置をコストダウンすることが可能である。
【００４２】
また、共振コイル３２を備えない従来方法と同じ通信距離にする場合は、送信コイル１３の直径を従来よりも小さくすることができる。逆に、従来方法と同じ直径の送信コイル１３を用いる場合は、送信コイル１３に流す電流を小さくできる。上記の例では、送信コイル１３に流す電流Ｉ１を、十分の一にできる。なお、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の比を変えることで、更に低消費電力化することも可能である。
【００４３】
（具体例）
式（３）を用いて送信コイル１３と共振コイル３２のインダクタンスＬを計算する。共振周波数f=10GHz、第１抵抗Ｒ１=100Ω、第２抵抗Ｒ２=１Ω、としてインダクタンスＬを求めると159pH以上となる。
【００４４】
安定性を考慮してインダクタンスＬを200pHとすると、第１コンデンサＣ１は、0.18pF、第２コンデンサＣ２は1.19pFとなる。このように、送信コイル１３と共振コイル３２のインダクタンスＬ=200pF、第１抵抗Ｒ１=100Ω、第１コンデンサＣ１=0.18pF、第２抵抗Ｒ２=１Ω、第２コンデンサＣ２=1.19pF、とすると周波数10GHzで、送信コイル１３と共振コイル３２を共振させることができる。
【００４５】
なお、式（１）と式（２）で計算した数値解は、数％の誤差が有っても共振させることが可能である。その訳は、式（３）の共振周波数と第１・第２抵抗の積の平方根との大小関係が一方向で有ることによる。つまり、式（３）で表される共振周波数ｆは、インダクタンスＬのインピーダンスが、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の積の平方根よりも大きければ複数存在しても良いことによる。
【００４６】
（送信コイルと共振コイルの位置）
図４を参照して、送信コイル１３と共振コイル３２を配置する位置関係について説明する。図４は、集積回路装置１の共振コイル３２の平面位置をずらして配置した場合の積層構造を示す模式的側面図である。
【００４７】
図５に、共振コイル３２に流れる電流Ｉ２が、送信コイル１３に流れる電流Ｉ１の何倍になるかをシミュレーションした結果を示す。シミュレーションは、送信コイル１３に対する共振コイル３２の位置を変えて行った。図５（ａ）は電流の関係を示す図であり、図５（ｂ）は送信コイル１３と共振コイル３２の中心位置の関係を示す図である。シミュレーション条件は、送信コイル１３と共振コイル３２の直径を200μm、線径を1μm、巻数を1回とした。
【００４８】
送信コイル１３と共振コイル３２の中心を一致させて重ねて配置した場合は、両コイルの結合度が高くなる（図５（ａ）の原点）。この場合のＩ２/Ｉ１は5倍以上であり、共振コイル３２に流れる電流Ｉ２が最大となる。
【００４９】
また、送信コイル１３と共振コイル３２の中心をずらして配置した場合は、Ｘ軸方向に両コイルの半径（100μm）程度ずらしてもＩ２/Ｉ１は1倍以上である（図５（ａ）のＸ=100μm，Ｚ=0μm）。但し、共振コイル３２を送信コイル１３に重ねて配置した場合である（Ｚ=0μm）。
【００５０】
また、Ｚ軸方向に両コイルの半径（100μm）程度ずらしてもＩ２/Ｉ１は1倍以上である（図５（ａ）のＸ=0μm，Ｚ=100μm）。但し、両コイルの中心位置は一致している場合である（Ｘ=0μm）。
【００５１】
以上説明したように、送信コイル１３と共振コイル３２の直径を同一とし、平面視した場合の送信コイル１３の中心と共振コイル３２の中心との間の距離を、両コイルの半径以内に配置すれば1倍以上の倍数の電流Ｉ２が得られる。
【００５２】
つまり、送信コイル１３と共振コイル３２の直径は同一であり、且つ両コイル１３，３１を重ねて配置した場合の送信コイル１３の中心と共振コイル３２の中心との間の距離は、両コイルの直径の半分以内である。ここで重ねてとは、送信コイル１３と共振コイル３２のＺ軸方向の距離が、線径（この例では1μm）にほぼ等しい状態である。
【００５３】
また、送信コイル１３と共振コイル３２の直径は同一であり、且つ両コイル１３，３１の中心位置を一致させた場合の両コイル間の積層方向の距離は、両コイルの直径の半分以内である。
【００５４】
このように送信コイル１３と共振コイル３２を配置することで、Ｉ２/Ｉ１を1倍以上にすることができる。したがって、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間の距離を拡大しても、両半導体チップ間で通信することが可能である。
【００５５】
ところで、半導体チップは、複数の金属配線層と絶縁層の積み重ねで構成される。送信コイル１３と共振コイル３２は、その複数の金属配線層の何れの層（layer）に配置しても良い。
【００５６】
図６に、送信コイル１３と共振コイル３２の配置例を示す。図６（ａ）は、第１半導体チップ１０の表面の同じ金属配線層に、送信コイル１３と共振コイル３２を配置した例を示す。
【００５７】
このように、同一の金属配線層に送信コイル１３と共振コイル３２を配置しても良い。なお、送信コイル１３を外側、共振コイル３２を内側に配置しても良い。また、送信コイル１３と共振コイル３２の形状は、異なっていても良い。また、磁界共振すれば、その形状は円形で無くても良い。
【００５８】
また、図６（ｂ）に示すように、送信コイル１３と共振コイル３２は、それぞれ異なる金属配線層に配置しても良い。図６（ｂ）に、金属配線層１０ａに送信コイル１３、金属配線層１０ｂに共振コイル３２を配置した例を示す。また、送信コイル１３を金属配線層１０ｂに、共振コイル３２を金属配線層１０ａに配置しても良い。
【００５９】
なお、送信コイル１３と共振コイル３２の巻数が複数巻である場合は、両コイルの巻数について自由度の高い図６（ｂ）に示す配置の方が好適である。
【００６０】
（変形例）
図７に、集積回路装置１の変形例を示す。図７は、集積回路装置１（図１）の共振コイル３２（共振部３１）を、第１半導体チップ１０に配置した変形例を示す。共振コイル３２は、図面が煩雑にならないように長方形で表記している。
【００６１】
このように、共振コイル３２は、送信コイル１３が配置された第１半導体チップ１０の上に配置しても良い。なお、図６では、送信コイル１３と受信コイル２２との間に共振コイル３２が配置されているが、受信コイル２２と反対側の送信コイル１３の近くに共振コイル３２を配置しても良い。
【００６２】
共振部３１（共振コイル３２）は、変換部１１（送信コイル１３）の上又は下の近傍に配置する。近傍とは、図５に示した距離である。つまり、共振コイル３２は、送信コイル１３と磁気共振する位置に配置すれば良い。
【００６３】
図８に、集積回路装置１の他の変形例を示す。図８は、集積回路装置１（図１）の共振コイル３２（共振部３１）を、第２半導体チップ２０に配置した変形例を示す。
【００６４】
共振部３１（共振コイル３２）は、結合部２１（受信コイル２２）の上又は下の近傍に配置する。このように、共振コイル３２は、送信コイル１３と磁気共振する位置であれば、受信コイル２２が配置された第２半導体チップ２０の上に配置しても良い。
【００６５】
〔第２実施形態〕
図９に、第２実施形態に係る集積回路装置２の主要部の模式的側面図を示す。集積回路装置２は、共振部を複数備える点で集積回路装置１（図１）と異なる。
【００６６】
集積回路装置２は、第２半導体チップ２０と第３半導体チップ３０との間に、第４半導体チップ４０が配置され、第４半導体チップ４０は第２共振部４１を備える。第２共振部４１は、参照符号を変えているが、共振部３１と同じ物である。
【００６７】
第２共振部４１（共振コイル４２）は、共振部３１（共振コイル３２）との間で磁気共振する。したがって、集積回路装置１よりも磁界を増加させることができる。その結果、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間の通信距離を、更に拡大することができる。
【００６８】
例えば、共振コイル３２と第２共振コイル４２の抵抗比を、100：1とすると、第２共振コイル４２に流れる電流は共振コイル３２に流れる電流の10倍になる。ここで、送信コイル１３と共振コイル３２とで増加させた電流を例えば10倍と仮定すると、第２共振コイル４２は、送信コイル１３に流れる電流を100倍したことになる。この結果、第２共振コイル４２で生じる磁界は、送信コイル１３の磁界の100倍に増加する。
【００６９】
磁界が100倍に増加したとすると、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との距離は約4.64倍（３√100倍）に拡大することができる。なお、共振コイル３２，４２の個数に制限は無い。式（１）〜式（３）に示した共振条件を満たせば、共振コイルは多段化することが可能である。
【００７０】
〔第３実施形態〕
図１０に、第３実施形態に係る集積回路装置３の主要部の模式的側面図を示す。集積回路装置３は、第１半導体チップ１０、第２半導体チップ２０、及び第３半導体チップ３０のそれぞれが、送受信コイル５０ａ，５０ｂ，５０ｃ、送受信部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ、及び共振部３１ａ，３１ｂ，３１ｃを備える点で、集積回路装置１，２と異なる。
【００７１】
送受信コイル５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、送信コイル１３と受信コイル２２を兼用したコイルである。また、送受信部６０ａ，６０ｂ，６０ｃは、送信部１２と受信部２３の２つの機能を備えたものである。
【００７２】
図１１に、集積回路装置３のより具体的な機能構成例を示す。図１１では、説明を簡単にする目的で第３半導体チップ３０の表記を省略し、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０が通信する例で示す。なお、省略した第３半導体チップ３０は、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０の双方と相互に通信することが可能である。
【００７３】
第１半導体チップ１０は、送受信部６０ａ、切り替え部７０ａ、送受信コイル５０ａ、及び共振コイル３２ａを備える。送受信部６０ａは、第１送信部１２と第１受信部２３で構成される。
【００７４】
第１送信部１２と第１受信部２３は、その参照符号から明らかなように集積回路装置１の送信部１２と受信部２３と同じものである。つまり、第１半導体チップ１０は、第１送信部１２と第１受信部２３を有する。また、共振部３１ａは、集積回路装置１の共振部３１と同じものである。つまり、共振部３１ａは共振コイル３２で構成される。
【００７５】
第２半導体チップ２０は、送受信部６０ｂ、切り替え部７０ｂ、送受信コイル５０ｂ、及び共振部３２ｂを備える。第２半導体チップ２０の構成は、第１半導体チップ１０と同じであり、第１半導体チップ１０と相互に通信する。
【００７６】
第１半導体チップ１０に配置された送受信コイル５０ａは、第１送信部１２が出力する送信信号を磁界に変換するとともに、第２半導体チップ２０に配置された第２送信部が出力する送信信号を変換した磁界と共振させた共振磁界を受信し、第１半導体チップ１０に配置された第１受信部２３に出力する。
【００７７】
第１半導体チップ１０に配置された切り替え部７０ａは、第１半導体チップ１０の送受信コイル５０ａに対し、第１送信部１２と第１受信部２３を切り替えて接続する。
【００７８】
第１半導体チップ１０に配置された共振部２０ａは、第１送信部１２が出力する送信信号を変換した磁界と共振して共振磁界を生成する。
【００７９】
第２半導体チップ２０に配置された送受信コイル５０ｂは、第２送信部１２が出力する送信信号を磁界に変換するとともに、第１半導体チップ１０に配置された第１送信部１２が出力する送信信号を変換した磁界と共振させた共振磁界を受信し、第２半導体チップ２０に配置された第２受信部２３に出力する。
【００８０】
第２半導体チップ２０に配置された切り替え部７０ｃは、第２半導体チップ２０の送受信コイル５０ｂに対し、第２送信部１２と第２受信部２３を切り替えて接続する。
【００８１】
第２半導体チップ２０に配置された共振部３２ｂは、第２送信部１２が出力する送信信号を変換した磁界と共振して共振磁界を生成する。
【００８２】
以上説明したように第１半導体チップ１０は、第２半導体チップ２０で生成された共振磁界を送受信コイル５０ａで受信する。また、第２半導体チップ２０は、第１半導体チップ１０で生成された共振磁界を送受信コイル５０ｂで受信する。
【００８３】
このように本実施形態の集積回路装置３によれば、受信時に、送信コイル１３を受信コイル２２として使用する。したがって、部品点数を減らした上で、双方向の通信を可能にする。また、他の半導体チップと通信するための構成を統一できるので、集積回路装置３の設計を容易にする効果も奏する。
【００８４】
以上説明したように本実施形態の集積回路装置によれば、送信コイルのコイル径を小さくできる。したがって、集積回路装置を小型化できる。また、集積回路装置をコストダウンすることが可能である。また、コイル径の小さな送信コイルを用いても半導体チップ間の通信距離を拡大できるので、半導体チップを研磨して薄く加工する工程を短く、又は省略することができる。したがって、半導体チップのコストを下げることができる。また、厚みの有る半導体チップを用いて集積回路装置を構成できるので、半導体チップの取扱を容易にする。その結果、集積回路装置の製造歩留まりを向上させる効果も奏する。
【００８５】
なお、本実施形態は、無変調信号で通信する例で説明を行ったが、一般的な無線通信で使用される変調信号によって通信するように構成しても良い。その場合は、送信部に変調回路、受信部に復調回路を設ける必要があるが、本発明の技術思想をそのまま適用することができる。
【００８６】
また、半導体チップを２〜４枚積層する例で説明を行ったが、半導体チップの枚数に制限は無い。式（１）〜式（３）の共振条件を満足すれば、４枚以上に多段化することも可能である。
【００８７】
このように本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１、２、３：集積回路装置
１０：第１半導体チップ
１０ａ、１０ｂ：第１半導体チップの金属配線層（layer）
１１：変換部
１２：送信部（第１送信部、第２送信部）
１３：送信コイル
２０：第２半導体チップ
２１：結合部
２２：受信コイル
２３：受信部（第１受信部、第２受信部）
３０：第３半導体チップ
３１：共振部
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、４２：共振コイル
４０：第４半導体チップ
４１：第２共振部
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ：送受信コイル
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ：送受信部
７０ａ、７０ｂ：切り替え部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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