(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触でデータを送信する第１の半導体チップと、
前記送信されてきたデータを非接触で受信する第２の半導体チップと、
が少なくとも積層された積層型半導体装置において、
前記第１の半導体チップは
送信対象であるデータの値に基づき、そのデータの値を表す少なくとも３種以上の状態を取り得る送信信号を出力する送信部と、
前記送信信号を磁界信号に変換する送信コイルと、
を含み、
前記第２の半導体チップは、
前記送信コイルが変換した前記磁界信号を受信信号に変換する受信コイルと、
前記受信信号の状態に基づき、前記送信されたデータを復元する受信部と、
を含み、
前記送信部は、前記送信対象であるデータの値に基づき、３種以上の振幅値を有する前記送信信号を出力し、
前記送信コイルは、前記送信信号を、前記データの値に基づく３種以上の振幅の磁界信号に変換し、
前記受信コイルは、前記磁界信号を、前記データの値に基づく３種以上の振幅の受信信号に変換し、
前記受信部は、前記受信信号の振幅値に基づき、前記送信されたデータの値を復元し、
前記送信部は、
送信対象である前記データが第１の値のデータである場合は、前記受信部において、前記受信信号の振幅値が、第１のしきい値より大きくなるように前記送信信号を出力し、前記データが第２の値のデータである場合は、前記受信部において、前記受信信号の振幅値が、前記第１のしきい値以下で、かつ、前記第１のしきい値より小さな第２のしきい値以上となるように前記送信信号を出力し、前記データが第３の値のデータである場合は、前記受信部において、前記受信信号の振幅値が、前記第２のしきい値より小さくなるように前記送信信号を出力し、
送信対象である前記データが第１の値のデータである場合の磁界信号の向きと、送信対象である前記データが第３の値のデータである場合の磁界信号の向きとが、逆である
積層型半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の積層半導体装置において、
送信対象である前記データが第２の値のデータである場合に磁界信号を送信しない積層半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の積層型半導体装置において、
前記受信部は、
前記受信信号の振幅値と、前記第１のしきい値とを比較する第１の比較部と、
前記受信信号の振幅値と、前記第２のしきい値とを比較する第２の比較部と、
前記第１の比較部が、前記受信信号の振幅値は前記第１のしきい値より大きいと判断する場合に、前記第１の値のデータを出力し、前記第１の比較部が、前記受信信号の振幅値は前記第１のしきい値以下と判断し、かつ、前記第２の比較部が、前記受信信号の振幅値は前記第２のしきい値以上と判断する場合に、前記第２の値のデータを出力し、前記第２の比較部が、前記受信信号の振幅値は前記第２のしきい値より小さいと判断する場合に、前記第３の値のデータを出力するデータ復元部と、
を含む積層型半導体装置。
【請求項４】
非接触でデータを送信する第１の半導体チップと、
前記送信されてきたデータを非接触で受信する第２の半導体チップと、
が少なくとも積層された積層型半導体装置において、前記第１の半導体チップから、前記第２の半導体チップへ、非接触でデータを送信するデータ通信方法であって、
前記第１の半導体チップにおいて、送信対象であるデータの値に基づき、そのデータの値を表す少なくとも３種以上の状態を取り得る送信信号を出力する出力ステップと、
前記第１の半導体チップにおいて、前記送信信号を磁界信号に変換する第１の変換ステップと、
前記第２の半導体チップにおいて、前記変換した前記磁界信号を受信信号に変換する第２の変換ステップと、
前記第２の半導体チップにおいて、前記受信信号の状態に基づき、前記送信されたデータを復元する復元ステップと、
を含み、
前記出力ステップにおいては、前記送信対象であるデータの値に基づき、３種以上の振幅値を有する前記送信信号を出力し、
前記第１の変換ステップにおいては、前記送信信号を、前記データの値に基づく３種以上の振幅の磁界信号に変換し、
前記第２の変換ステップにおいては、前記磁界信号を、前記データの値に基づく３種以上の振幅の受信信号に変換し、
前記復元ステップにおいては、前記受信信号の振幅値に基づき、前記送信されたデータの値を復元し、
前記出力ステップにおいては、送信対象である前記データが第１の値のデータである場合は、前記復元ステップにおいて、前記受信信号の振幅値が、第１のしきい値より大きくなるように前記送信信号を出力し、前記データが第２の値のデータである場合は、前記復元ステップにおいて、前記受信信号の振幅値が、前記第１のしきい値以下で、かつ、前記第１のしきい値より小さな第２のしきい値以上となるように前記送信信号を出力し、前記データが第３の値のデータである場合は、前記復元ステップにおいて、前記受信信号の振幅値が、前記第２のしきい値より小さくなるように前記送信信号を出力し、
送信対象である前記データが第１の値のデータである場合の磁界信号の向きと、送信対象である前記データが第３の値のデータである場合の磁界信号の向きとが、逆である
データ通信方法。
【請求項５】
請求項４記載のデータ通信方法において、
送信対象である前記データが第２の値のデータである場合に磁界信号を送信しないデータ通信方法。
【請求項６】
請求項４又は５記載のデータ通信方法において、
前記復元ステップは、
前記受信信号の振幅値と、前記第１のしきい値とを比較する第１の比較ステップと、
前記受信信号の振幅値と、前記第２のしきい値とを比較する第２の比較ステップと、
前記第１の比較ステップにおいて、前記受信信号の振幅値は前記第１のしきい値より大きいと判断する場合に、前記第１の値のデータを出力し、前記第１の比較ステップにおいて、前記受信信号の振幅値は前記第１のしきい値以下と判断し、かつ、前記第２の比較ステップにおいて、前記受信信号の振幅値は前記第２のしきい値以上と判断する場合に、前記第２の値のデータを出力し、前記第２の比較ステップにおいて、前記受信信号の振幅値は前記第２のしきい値より小さいと判断する場合に、前記第３の値のデータを出力するデータ復元ステップと、
を含むデータ通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型半導体装置に関する。特に半導体チップを積層して構成された積層型半導体装置において、半導体チップ間で多値データを通信可能なデータ通信方法を採用した積層型半導体装置に関する。また、半導体チップ間で、多値データを通信可能なデータ通信方法及びそのデータ通信方法を採用した半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）大容量化の進展は著しい。特に、近年、複数のメモリチップを積層した積層型ＤＲＡＭが提案され、さらに大容量化が進展している。ＤＲＡＭに限らず、複数の半導体チップを積層した積層型半導体装置は、半導体装置の面積当たりの集積度を向上させることができるので、広く利用されている。【０００３】
このように複数の半導体チップ（例えば、メモリチップ）を積層した積層型半導体装置においては、半導体チップ間のデータの送受信の手法の一つとしてＴＣＩ（ThruChip Interface）技術が知られている。ＴＣＩ技術は、各半導体チップ間で非接触で通信を行う技術の総称であり、例えば、各半導体チップ上にコイルを設け、コイル間の磁界結合によって、半導体チップ間のデータの伝送を行うことができる。【０００４】
以下、ＴＣＩ技術として、コイルを用いた磁界結合を利用したものを例として説明する。図８には、従来のＴＣＩ技術を用いて、半導体チップ間でデータ伝送を行う回路構成を示す構成図が示されている。ここで、半導体チップ間でデータ伝送を行うための通信技術を、基盤間通信と呼ぶ。【０００５】
図８において、送信側とは、データを送信する側の半導体チップ上の構成を言い、受信側とは、データを受信する側の他の半導体チップ上の構成を言う。図８においては、一個のデータＤＩに対応する送信側及び受信側が示されている。ここで説明するデータＤＩは、１本のデジタルのデータ線上のデータであり、「１」「０」の値を取り得る。【０００６】
図８において、データＤＩは、非反転送信アンプ２００と、反転送信アンプ２０２とに入力されている。非反転送信アンプ２００の出力端子と、反転送信アンプ２０２の出力端子との間には送信コイル２０４が接続されている。このような接続によって、データＤ１が「１」の場合は、送信コイル２０４に正相電圧が印加され、正相の磁界が発生する。ここで、正相の磁界とは、図８において矢印で示される方向の磁界を言うものとする。他方、データＤ１が「０」の場合は、送信コイル２０４に逆相の電圧が印加され、逆相の磁界が発生する。逆相の磁界とは、図８に示す矢印とは反対向きの磁界を言うものとする。【０００７】
また、非反転送信アンプ２００と、反転送信アンプ２０２には送信クロック信号である送信ＣＬＫが印加されており、この送信ＣＬＫが「１」の場合にのみ、各アンプは動作する。また、送信ＣＬＫが「０」の場合は、各アンプの出力端子は共に「０」又はハイインピーダンス状態となり、送信コイルには、電流は流れず、磁界は発生しない。このように、送信側（の半導体チップ）は、非反転送信アンプ２００と、反転送信アンプ２０２と、送信コイル２０４と、を備えている。【０００８】
図８において、送信側の送信コイル２０４に電流が流れると、磁界結合（電磁誘導）によって、受信コイル２０６にも同様の（逆方向の）電流ＶＲが流れる。この電流ＶＲは、原理的には送信側の送信コイル２０４に流れる電流と等価な電流であり、同様の大きさの電流である。【０００９】
受信コイル２０６に流れる電流ＶＲは、センスアンプ２０８に入力する。センスアンプ２０８の増幅率は十分大きいものとし、その出力信号は、電流ＶＲの向きに応じて「１」「０」のデジタル信号となる。フリップフロップ２１０は、センスアンプ２０８の出力信号を、受信クロックである受信ＣＬＫに同期してラッチを行い、受信したデータを出力するデータ線ＤＯに出力する。このように、受信側（の半導体チップ）は、受信コイル２０６と、センスアンプ２０８と、フリップフロップ２１０と、を備えている。  
以上のような構成によって、送信側のデータ線ＤＩのデータ（送信対象であるデータ）は、送信コイル２０４、受信コイル２０６を用いた基盤間伝送によって、受信側に伝送され、データ線ＤＯから出力される。【００１０】
タイムチャートによる説明
図８における送信側と受信側とにおける信号のタイムチャートが図９に示されている。図９において、ＤＩは、データ線ＤＩ上の信号であり、送信対象であるデータを表す。図９において、送信ＣＬＫは、送信クロックを表し、ＶＲは、受信コイル２０６の電流値であるが、実質的には受信コイル２０６の電圧と等価である。さらに、このＶＲは、実質的には送信コイル２０４の電流及び電圧とも等価である。また、図９において、ＤＯは、受信側で受信したデータを表し、データ線ＤＯ上のデータを表す。また、図９において、時間は左から右に流れるものとする。【００１１】
まず。ＤＩが「１」の状態で、送信ＣＬＫに１パルス発生すると、その１パルスの間、ＤＩの状態に応じた方向の電流が送信コイル２０４に流れる。この電流の実質的に同様の電流が図９のＶＲで表されている。図９の例においては、ＤＩが「１」の状態で送信ＣＬＫが１クロック表れると、それに応じてＶＲがプラス方向に流れる様子が示されている。【００１２】
受信側では、この受信コイル２０６に表れるＶＲをセンスアンプ２０８が増幅し、所定のしきい値以上であれば「１」、しきい値未満の場合は、「０」となる信号を出力する。図９に示すように、受信ＣＬＫは、送信ＣＬＫが１パルスよりやや遅れて立ち上がるクロックである。受信側では、この受信ＣＬＫの立ち上がりで、フリップフロップ２１０がセンスアンプ２０８の出力信号をラッチして、ＤＯとして出力する。図９の例では、ＤＩが「１」の場合に、受信ＣＬＫの立ち上がりで、ＤＯが「１」に変化する様子が示されている。【００１３】
図９においては、ＤＩが「１」の場合と同様に、ＤＩが「０」の場合も示されている。ＤＩ「０」の場合は、図９に示すようにＶＲの電流の方向はマイナス方向に流れる。この結果、センスアンプ２０８の出力信号も「０」になるので、フリップフロップ２１０はこの「０」をラッチし、ＤＯは、「０」となる。このようにして、送信側から出力されたデータは、受信側において受信される。  
ここで、送信側から、送信ＣＬＫは別途ＴＣＩ技術等を用いて受信側に送信され、受信側において受信ＣＬＫとして利用される。その結果、図９に示すように、受信ＣＬＫは、送信ＣＬＫよりやや遅延したクロックとなる。【００１４】
クロック信号は、データを送信する送信側の半導体チップから、データを受信する受信側の半導体チップへ、ＴＣＩの技術で送信される。この様子を示す説明図が図４に示されている。図４は、積層型半導体記憶装置の半導体チップの積層例と、各半導体チップ上にコイルが設けられ、このコイルを用いた磁界結合によって、クロック信号が伝送される様子を示す説明図である。  
図４（ａ）には、アクティブインターポーザーＡ−Ｉ／Ｐから送信ＣＬＫが、他の半導体チップ（メモリチップＤＲＡＭ０〜７、Ｒ）に送信される様子が示されている。また、図４（ｂ）においては、逆に、メモリチップＤＲＡＭから送信ＣＬＫが、アクティブインターポーザーＡ−Ｉ／Ｐに送信される様子が示されている。この図４に関しては、後に再び説明する。【００１５】
先行特許文献
例えば、下記特許文献１には、２値のメモリセル空間と、多値のメモリセル空間と、を備えた不揮発性半導体記憶装置が開示されている。【００１６】
また、下記特許文献２には、多層で多値記録可能な光記録媒体が開示されている。特に、各記録層において、２ビット以上の多値記録が可能な光記録媒体が開示されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特表２００３−２２６８７号公報
【特許文献２】特開２００７−２８７２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
このように、従来の積層型半導体装置において利用される磁界結合を用いたＴＣＩ技術では、１のデータを送信及び受信する場合に、１組の送信コイル及び受信コイルが必要である。ここで、１のデータとは、主に、１本のデータ線で送信されるデータである。なお、本文では、便宜上、１本のデータ線で送信されるデータを、１のデータ、１個のデータ、１本のデータ等と呼ぶ。【００１９】
しかし、基盤間通信をこのように磁界結合を用いたＴＣＩ技術で行う場合、多数のデータ通信を行おうとすると、データ数分の送信コイル・受信コイルの組が必要となる。このコイルは磁界結合を行う関係上、原理的にある程度の大きさは必要であり、小型化することは一般的に困難である。したがって、多数のビットを有するデータをパラレルに伝送しようとすると、コイルが半導体チップ面積上で占める面積が大きなものとなってしまう。
そこで、磁界結合を利用したＴＣＩを用いる技術において、コイル数を削減できれば、半導体チップ上でコイルの占める面積を減らすことができるが、そのような技術は未だ知られていない。【００２０】
本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、その目的は、磁界結合を利用したＴＣＩ技術でデータの伝送を行う場合に、１組のコイルで複数の値を送信及び受信できる技術を提供することである。言い換えれば、本発明は、かかる技術を用いた積層型半導体装置を提供すること、同技術によるデータ通信方法を提供すること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
（１）本発明は、上記課題を解決するために、非接触でデータを送信する第１の半導体チップと、前記送信されてきたデータを非接触で受信する第２の半導体チップと、が少なくとも積層された積層型半導体装置において、前記第１の半導体チップは、送信対象であるデータの値に基づき、そのデータの値を表す少なくとも３種以上の状態を取り得る送信信号を出力する送信部と、前記送信信号を磁界信号に変換する送信コイルと、を含み、前記第２の半導体チップは、前記送信コイルが変換した前記磁界信号を受信信号に変換する受信コイルと、  前記受信信号の状態に基づき、前記送信されたデータを復元する受信部と、を含む積層型半導体装置である。【００２２】
（２）また、本発明は、上記（１）記載の積層型半導体装置において、前記送信部は、前記送信対象であるデータの値に基づき、３種以上の振幅値を有する前記送信信号を出力し、前記送信コイルは、前記送信信号を、前記データの値に基づく３種以上の振幅の磁界信号に変換し、前記受信コイルは、前記磁界信号を、前記データの値に基づく３種以上の振幅の受信信号に変換し、前記受信部は、前記受信信号の振幅値に基づき、前記送信されたデータの値を復元する積層型半導体装置である。【００２３】
（３）また、本発明は、上記（２）記載の積層型半導体装置において、前記送信部は、
送信対象である前記データが第１の値のデータである場合は、前記受信部において、前記受信信号の振幅値が、第１のしきい値より大きくなるように前記送信信号を出力し、前記データが第２の値のデータである場合は、前記受信部において、前記受信信号の振幅値が、前記第１のしきい値以下で、かつ、前記第１のしきい値より小さな第２のしきい値以上となるように前記送信信号を出力し、前記データが第３の値のデータである場合は、前記受信部において、前記受信信号の振幅値が、前記第２のしきい値より小さくなるように前記送信信号を出力する積層型半導体装置である。【００２４】
（４）また、本発明は、上記（３）記載の積層型半導体装置において、前記受信部は、前記受信信号の振幅値と、前記第１のしきい値とを比較する第１の比較部と、前記受信信号の振幅値と、前記第２のしきい値とを比較する第２の比較部と、前記第１の比較部が、前記受信信号の振幅値は前記第１のしきい値より大きいと判断する場合に、前記第１の値のデータを出力し、前記第１の比較部が、前記受信信号の振幅値は前記第１のしきい値以下と判断し、かつ、前記第２の比較部が、前記受信信号の振幅値は前記第２のしきい値以上と判断する場合に、前記第２の値のデータを出力し、前記第２の比較部が、前記受信信号の振幅値は前記第２のしきい値より小さいと判断する場合に、前記第３の値のデータを出力するデータ復元部と、を含む積層型半導体装置である。【００２５】
（５）本発明は、上記課題を解決するために、非接触でデータを送信する第１の半導体チップと、前記送信されてきたデータを非接触で受信する第２の半導体チップと、が少なくとも積層された積層型半導体装置において、前記第１の半導体チップから、前記第２の半導体チップへ、非接触でデータを送信するデータ通信方法であって、前記第１の半導体チップにおいて、送信対象であるデータの値に基づき、そのデータの値を表す少なくとも３種以上の状態を取り得る送信信号を出力する出力ステップと、前記第１の半導体チップにおいて、前記送信信号を磁界信号に変換する第１の変換ステップと、前記第２の半導体チップにおいて、前記変換した前記磁界信号を受信信号に変換する第２の変換ステップと、前記第２の半導体チップにおいて、前記受信信号の状態に基づき、前記送信されたデータを復元する復元ステップと、を含むデータ通信方法である。【００２６】
（６）また、本発明は、上記（５）記載のデータ通信方法において、前記出力ステップにおいては、前記送信対象であるデータの値に基づき、３種以上の振幅値を有する前記送信信号を出力し、前記第１の変換ステップにおいては、前記送信信号を、前記データの値に基づく３種以上の振幅の磁界信号に変換し、前記第２の変換ステップにおいては、前記磁界信号を、前記データの値に基づく３種以上の振幅の受信信号に変換し、前記復元ステップにおいては、前記受信信号の振幅値に基づき、前記送信されたデータの値を復元するデータ通信方法である。【００２７】
（７）また、本発明は、上記（６）記載のデータ通信方法において、前記出力ステップにおいては、送信対象である前記データが第１の値のデータである場合は、前記復元ステップにおいて、前記受信信号の振幅値が、第１のしきい値より大きくなるように前記送信信号を出力し、前記データが第２の値のデータである場合は、前記復元ステップにおいて、前記受信信号の振幅値が、前記第１のしきい値以下で、かつ、前記第１のしきい値より小さな第２のしきい値以上となるように前記送信信号を出力し、前記データが第３の値のデータである場合は、前記復元ステップにおいて、前記受信信号の振幅値が、前記第２のしきい値より小さくなるように前記送信信号を出力するデータ通信方法である。【００２８】
（８）また、本発明は、上記（７）記載のデータ通信方法において、前記復元ステップは、前記受信信号の振幅値と、前記第１のしきい値とを比較する第１の比較ステップと、前記受信信号の振幅値と、前記第２のしきい値とを比較する第２の比較ステップと、前記第１の比較ステップにおいて、前記受信信号の振幅値は前記第１のしきい値より大きいと判断する場合に、前記第１の値のデータを出力し、前記第１の比較ステップにおいて、前記受信信号の振幅値は前記第１のしきい値以下と判断し、かつ、前記第２の比較ステップにおいて、前記受信信号の振幅値は前記第２のしきい値以上と判断する場合に、前記第２の値のデータを出力し、前記第２の比較ステップにおいて、前記受信信号の振幅値は前記第２のしきい値より小さいと判断する場合に、前記第３の値のデータを出力するデータ復元ステップと、を含むデータ通信方法である。
【発明の効果】
【００２９】
このように、本発明によれば、送信対象であるデータに基づき、３種以上の状態を取り得る信号を用いて、半導体チップ間のデータ伝送を行っているので、データ伝送のためのコイルの数を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態１に係る積層型半導体装置において、ＴＣＩ技術を用いて、半導体チップ間でデータ伝送を行う回路構成を示す構成図である。
【図２】実施形態１における、送信側と受信側とにおける信号のタイムチャートである。
【図３】実施形態１における、しきい値の設定回路を表す説明図である。
【図４】実施形態１に積層半導体装置の半導体チップ間におけるクロック信号の伝送の様子を示す説明図である。
【図５】実施形態２に係る積層型半導体装置において、ＴＣＩ技術を用いて、半導体チップ間でデータ伝送を行う回路構成を示す構成図である。
【図６】２進数３進数変換回路４０の回路図とその真理値表である。
【図７】３進数２進数変換回路４２の回路図とその真理値表である。
【図８】従来の積層型半導体装置において、ＴＣＩ技術を用いて、半導体チップ間でデータ伝送を行う回路構成を示す構成図である。
【図９】図８の構成において、送信側と受信側とにおける信号のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の好適な実施形態に係る積層型半導体装置を、図面に基づき詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００３２】
第１．実施形態１
構成
図１は、本実施形態の積層型半導体装置において、半導体チップ間でデータ伝送を行う回路構成を示す構成図が示されている。この図１は、従来の技術である図８に対応するものである。  
図１においても、図８と同様に、送信側とは、データを送信する側の半導体チップ上の構成を言い、受信側とは、データを受信する側の他の半導体チップ上の構成を言う。
【００３３】
送信側
図１においては、２本のデータＤＩ０、ＤＩ１が、送信対象のデータである。本実施形態においては、データＤＩ０は、非反転送信アンプ１２及び反転送信アンプ１４に入力している。  
なお、非反転送信アンプ１２の出力端子と、反転送信アンプ１４の出力端子との間には送信コイル１６が接続されている。このような接続によって、データ線Ｄ１０が「１」の場合は、送信コイル１６に正相の電圧である送信信号１５が印加され、正相の磁界が発生する。この磁界を、磁界信号１７と呼ぶ。ここで、正相の磁界とは、図１において矢印で示される方向の磁界を言う。他方、データＤ１が「０」の場合は、送信コイル１６に逆相の電圧である送信信号１５が印加され、逆相の磁界が発生する。逆相の磁界とは、図１に示す矢印とは反対向きの磁界を言う。
【００３４】
データＤＩ１と、送信ＣＬＫとは、ともにＡＮＤゲート１０に入力している。なお、データＤＩ１は、反転されてからＡＮＤゲート１０に入力している。このＡＮＤゲート１０の出力信号ＣＬＫ＿ＤＩ１は、データＤＩ１を送信ＣＬＫでゲートした信号であり、送信ＣＬＫが「１」の場合にのみ、データＤＩ１が表れる信号である。送信ＣＬＫが「０」の場合は、ＡＮＤゲート１０の出力信号ＣＬＫ＿ＤＩ１は、常に「０」となる。  
このＣＬＫ＿ＤＩ１は、非反転送信アンプ１２と、反転送信アンプ１４とに供給され、このＣＬＫ＿ＤＩ１が「１」の場合のみ、各アンプは上記の通り動作する。また、ＣＬＫ＿ＤＩ１が「０」の場合は、各アンプの出力端子は共に「０」又はハイインピーダンス状態となり、送信コイル１６には、電圧は印加されず、磁界は発生しない。
【００３５】
このように、送信側（の半導体チップ）は、非反転送信アンプ１２と、反転送信アンプ１４と、送信コイル１６と、ＡＮＤゲート１０と、を備えている。これらのうち、非反転送信アンプ１２と、反転送信アンプ１４と、ＡＮＤゲート１０と、が請求の範囲の「送信部」好適な一例に相当する。送信側においては、このような構成によって、データＤＩ１が「０」の場合に、データＤＩ０のデータの値に応じた方向の電圧の送信信号１５が、送信ＣＬＫと同期して、送信コイル１６に印加される。詳しい動作は、図２を用いて後に説明する。
【００３６】
受信側
図１において、送信側の送信コイル１６に送信信号１５が印加されると、磁界結合（電磁誘導）によって、受信側の受信コイル１８にも同様の（逆方向の）受信信号ＶＲ１９が流れる。この受信信号ＶＲ１９は、原理的には送信側の送信コイル１６に印加される送信信号１５と等価な信号であり、その振幅は送信信号１５と比例する信号である。
【００３７】
受信コイル１８に表れる受信信号ＶＲ１９は、センスアンプ２０の非反転入力端子と、センスアンプ２２の反転入力端子とに入力する。なお、センスアンプ２０の反転入力端子には、所定のしきい値電圧Ｖｔｈ＋が印加されている。また、センスアンプ２２の非反転入力端子には、所定のしきい値電圧Ｖｔｈ−が印加されている。また、これらセンスアンプ２０、２２の増幅率は十分大きいものとする。その結果、各センスアンプ２０、２２は、実質的にはコンパレータとして動作する。
【００３８】
したがって、センスアンプ２０は、入力される受信信号ＶＲ１９の振幅がしきい値電圧Ｖｔｈ＋より大きい場合に出力Ｏ０（オーゼロ）に「１」を出力し、入力される受信信号ＶＲ１９がしきい値電圧Ｖｔｈ＋より小さい場合に出力Ｏ０（オーゼロ）に「０」を出力する。センスアンプ２０の出力Ｏ０は、ＯＲゲート２４と、ＯＲゲート２６に入力する。
【００３９】
センスアンプ２２は、入力される受信信号ＶＲ１９（の振幅）がしきい値電圧Ｖｔｈ−より大きい場合に、出力Ｏ（オー）１に「０」を出力し、入力される受信信号ＶＲ１９（の振幅）がしきい値電圧Ｖｔｈ−より小さい場合に、出力Ｏ（オー）１に「１」を出力する。  
なお、センスアンプ２０は、請求の範囲の「第１の比較部」の好適な一例に相当する。また、センスアンプ２２は、請求の範囲の「第２の比較部」の好適な一例に相当する。
【００４０】
センスアンプ２２の出力Ｏ１も、ＯＲゲート２４と、ＯＲゲート２６に入力する。但し、センスアンプ２２の出力Ｏ１は、反転されてからＯＲゲート２４に入力する。ＯＲゲート２４の出力は、ＡＮＤゲート２８に入力する。一方、ＯＲゲート２６の出力は、ＡＮＤゲート２８とインバータ３０に入力する。ＡＮＤゲート２８の出力信号と、インバータ３０の出力信号が実質的に受信したデータであり、フリップフロップ３２、３４でラッチされ、受信データＤＯ０、ＤＯ１として出力される。
【００４１】
フリップフロップ３２は、受信クロックである受信ＣＬＫで、ＡＮＤゲート２８の出力信号をラッチするフリップフロップであり、その出力信号がＤＯ０である。フリップフロップ３４は、同様に受信ＣＬＫで、インバータ３０の出力信号をラッチするフリップフロップであり、その出力信号がＤＯ１となる。  
このように、受信側の半導体チップは、受信コイル１８と、センスアンプ２０、２２と、ＯＲゲート２４、２６と、ＡＮＤゲート２８と、インバータ３０と、フリップフロップ３２、３４と、を備えている。このうち、センスアンプ２０、２２と、ＯＲゲート２４、２６と、ＡＮＤゲート２８と、インバータ３０と、フリップフロップ３２、３４と、が請求の範囲の「受信部」の好適な一例に相当する。このうちさらに、ＯＲゲート２４、２６と、ＡＮＤゲート２８と、インバータ３０と、は請求の範囲の「データ復元部」の好適な一例に相当するが、図１の回路例に限定されず、同様な動作を行う他の回路でもよい。
【００４２】
このような構成によって、送信対象であるデータＤＩ０、ＤＩ１が、受信データであるＤＯ０、ＤＯ１として受信できる。このＤＯ０、ＤＯ１は、送信対象であるデータを復元したデータであり、最終的な受信データ（復元データ）である。
【００４３】
タイムチャート
図１における送信側と受信側とにおける信号のタイムチャートが図２に示されている。図２において、ＤＩ０、ＤＩ１は、共に送信対象であるデータを表す。  
本実施形態では、ＤＩ０、ＤＩ１を用いて、「０」、「１」、「２」を表している。すなわち、｛ＤＩ０＝０、ＤＩ１＝０｝は、値が「０」であるデータを表す。また、｛ＤＩ０＝１、ＤＩ１＝０｝は、値が「１」であるデータを表す。また、｛ＤＩ０＝０、ＤＩ１＝１｝は、値が「２」であるデータを表す。なお、｛ＤＩ０＝１、ＤＩ１＝１｝は正常なデータとしては用いていない。
【００４４】
図２においては、このデータが時間の経過と共に、値が順次「１」「２」「０」「２」と変遷していく様子が示されている。  
図２に示す送信ＣＬＫは、送信側の半導体チップ上でデータ送信のために用いられるクロック信号であり、図１に示す送信ＣＬＫである。この送信ＣＬＫが「１」の期間において、データが認識され、そのデータが受信側に送信される。
【００４５】
ＣＬＫ＿ＤＩ１は、上述したように、送信対象であるデータのＤＩ１を、送信クロックでゲートした信号である。したがって、送信ＣＬＫが「１」の場合に、ＤＩ１が「０」である時にＣＬＫ＿ＤＩ１は、「１」となる。したがって、図２に示すように、送信データが「１」「０」の場合に、ＣＬＫ＿ＤＩ１は、「１」となる。他方、送信データが「２」の場合は、ＣＬＫ＿ＤＩ１は、「０」となる。  
このＣＬＫ＿ＤＩ１が「１」であり、データＤＯ０が「１」の場合は、送信コイル１６に正方向の電圧が印加され、ＣＬＫ＿ＤＩ１が「１」であり、データＤＯ０が「０」の場合は、送信コイル１６に逆方向の電圧である送信信号１５が印加される。
【００４６】
すなわち、送信データの値が「１」の場合に、送信コイル１６に正方向の電圧である送信信号１５が印加され、受信コイル１８にも同様の正方向の受信信号ＶＲ１９が発生する（図２参照）。他方、送信データの値が「０」の場合は、送信コイル１６に逆方向の電圧である送信信号１５が印加され、受信コイル１８にも同様の逆方向の受信信号ＶＲ１９が発生する（図２参照）。
【００４７】
なお、ここで、正方向とは、本実施形態では、例えば図１における矢印の方向であるが、任意の方向を採用してよい。一方、送信データの値が「２」の場合は、送信コイル１６に電圧は印加されず、受信コイル１８の受信信号ＶＲの振幅も０である。図２に示すように、送信データの値が「１」の場合は、受信信号ＶＲ１９が正方向に表れ、この振幅の値が第１のしきい値Ｖｔｈ＋を越える。この結果、センスアンプ２０の出力信号Ｏ０（オーゼロ）は、「１」となり、センスアンプ２２の出力信号Ｏ１（オーイチ）は、「０」となる（図２参照）。
【００４８】
同様に、図２に示すように、送信データの値が「０」の場合は、受信信号ＶＲ１９が逆方向の電圧として表れ、その電圧の振幅の値は第２のしきい値Ｖｔｈ−より小さくなる。この結果、センスアンプ２０の出力信号Ｏ０（オーゼロ）は、「０」となり、センスアンプ２２の出力信号Ｏ１（オーイチ）は、「１」となる（図２参照）。また、送信データの値が「２」の場合は、受信信号ＶＲ１９の電圧は０（ゼロ）（接地電位）として表れ、この値（振幅がゼロ）は第１のしきい値Ｖｔｈ＋より小さく、かつ、第２のしきい値Ｖｔｈ−より大きくなる。この結果、センスアンプ２０の出力信号Ｏ０（オーゼロ）は、「０」となり、センスアンプ２２の出力信号Ｏ１（オーイチ）も、「０」となる（図２参照）。
【００４９】
したがって、２個のセンスアンプ２０、２２の出力信号であるＯ０（オーゼロ）、Ｏ１（オーイチ）について、｛Ｏ０、Ｏ１｝＝｛０、０｝の場合は、送信データの値として「２」を表し、｛Ｏ０、Ｏ１｝＝｛０、１｝の場合は、送信データの値として「０」を表し、｛Ｏ０、Ｏ１｝＝｛１、０｝の場合は、送信データの値として「１」を表す。  
したがって、センスアンプ２０、２２の出力信号であるＯ０（オーゼロ）、Ｏ１（オーイチ）を、所定の論理回路（ＯＲゲート２４、２６、ＡＮＤゲート２８、インバータ３０）を用いて、送信対象である原データを復号することができる。この復号した信号を受信ＣＬＫでラッチしたものが、（送信データを復元した）受信データＤＯ０、ＤＯ１である。
【００５０】
このデータのラッチ動作は、フリップフロップ３２、３４で行われる。つまり、受信データＤＯ０、ＤＯ１は、フリップフロップ３２、３４においてラッチされ保持される。図２においては、受信ＣＬＫのパルスが出る度に、異なるデータがラッチされる様子が示されており、図においては「１」「２」「０」「２」の順に受信データＤＯ０、ＤＯ１が変遷していく様子が示されている。
【００５１】
しきい値Ｖｔｈ＋、Ｖｔｈ−
本実施形態１におけるしきい値を設定する回路の説明図が図３に示されている。第１のしきい値Ｖｔｈ＋も、第２のしきい値Ｖｔｈ−も、正電源Ｖｄｄと負電源Ｖｓｓの間の電位であり、本実施形態１では、第１のしきい値Ｖｔｈ＋  ＞  第２のしきい値Ｖｔｈ−    となるように各しきい値が選ばれている。
本実施形態においては、図３に示すように、正電源Ｖｄｄと負電源Ｖｓｓとの間を抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で抵抗分割して、第１のしきい値Ｖｔｈ＋、第２の敷地Ｖｔｈ−をそれぞれ作成している。例えば、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が同じ値の抵抗値にすることができ、この場合は、第１のしきい値Ｖｔｈ＋は、１／３Ｖｄｄであり、第２のしきい値Ｖｔｈ−は、１／３Ｖｓｓと設定される。なお、本実施形態１における接地電位（ＧＮＤ）は、正電源Ｖｄｄと負電源Ｖｓｓの中間電位としている。
【００５２】
本実施形態１において特徴的なことは、このように２種のしきい値を用いて、受信コイル１８に表れる受信信号ＶＲ１９の振幅の値をこのしきい値で識別したことである。つまり、
受信信号ＶＲ１９の振幅  ＞  第１のしきい値Ｖｔｈ＋  の場合は、送信データ（受信データ）の値は、「１」と判断する。  
第１のしきい値Ｖｔｈ＋  ＞  受信信号ＶＲ１９の振幅  ＞  第２のしきい値Ｖｔｈ−の場合は、送信データ（受信データ）の値は、「２」と判断する。  
第２のしきい値Ｖｔｈ−  ＞  受信信号ＶＲ１９の場合は、送信データ（受信データ）の値は、「０」と判断する。  
以上のような判断の下、最終的な受信データＤＯ０、ＤＯ１が得られる（図２参照）。
【００５３】
なお、第１のしきい値、第２のしきい値の具体的な値は、適用する半導体装置に合わせて調整してよい。すなわち、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の値は適宜変更することができる。また、図３においては、単なる抵抗分割の例を示したが、正確な電位を提供するために、第１のしきい値Ｖｔｈ＋、第２のしきい値Ｖｔｈ−について、バッファー回路を挿入し、このバッファー回路を経て、第１のしきい値Ｖｔｈ＋、第２のしきい値Ｖｔｈ−を必要な個所に提供することも好適である。
【００５４】
また、非反転送信アンプ１２、反転送信アンプ１４及びＡＮＤゲート１０（送信部）は、送信対象であるデータが「１」の場合は、センスアンプ２０、２２において、受信信号１９の振幅値が、第１のしきい値Ｖｔｈ＋より大きくなるように送信信号１５を出力し、送信対象であるデータが「０」の場合は、センスアンプ２０、２２において、受信信号１９の振幅値が、第１のしきい値Ｖｔｈ＋以下で、かつ、第１のしきい値Ｖｔｈ＋より小さな第２のしきい値Ｖｔｈ−以上となるように送信信号１５を出力し、送信対象であるデータが「２」である場合は、センスアンプ２０、２２において、受信信号１９の振幅値が、第２のしきい値Ｖｔｈ−より小さくなるように送信信号１５を出力していることになる。
【００５５】
送信クロック、受信クロック
送信ＣＬＫは、データを送信するためのクロック信号であり、送信側の半導体チップ上においてこの送信クロックのタイミングで順次、送信対象であるデータが送信される。受信ＣＬＫは、データを受信するためのクロック信号であり、この受信側半導体チップで用いられるクロック信号である。  
したがって、受信ＣＬＫは、送信ＣＬＫに従属している必要がある。
【００５６】
まず、受信ＣＬＫは、送信ＣＬＫと同期しているクロックである。次に、送信ＣＬＫから所定の遅れ（ディレイ）を伴うクロックとすることが好適である。この受信ＣＬＫは、データを取得するタイミングを規定するクロックであるが、図２に示すように受信信号ＶＲの立ち上がりには、一般に所定の時間がかかる。したがって、受信ＣＬＫは、送信ＣＬＫより所定の遅れ（ディレイ）があることが好ましい。  
図２に示した例では、およそ１パルス分だけ、受信ＣＬＫは送信ＣＬＫより遅延している。また、この遅延（遅れ、ディレイ）は、その適用する半導体装置に依存するので、適宜、その半導体装置に応じた妥当なディレイを設定すればよい。
【００５７】
クロックの送信
なお、送信ＣＬＫは、ＴＣＩ技術を用いて、送信側の半導体チップから、受信側の半導体チップへ送信される。受信側の半導体チップにおいては、送信されてきた送信ＣＬＫに対して所定のディレイを挿入することによって、受信ＣＬＫを生成する。  
図４は、送信側の半導体チップから、送信ＣＬＫが、受信側の半導体チップへ送信される様子を示す説明図である。
【００５８】
図４は、複数のメモリチップＤＲＡＭ０、ＤＲＡＭ１、ＤＲＡＭ２〜７、ＤＲＡＭＲを、アクティブインターポーザーＡ−Ｉ／Ｐ上に積層して構成されている積層型半導体装置におけるクロック信号の送信・受信の様子を示す説明図である。なお、積層は、フュージョンボンディング（Fusion Bonding）によって実現されている。積層は、接着剤を使用した手法や、表面活性化常温接合等の他の手法を利用してもよい。ここで、メモリチップＤＲＡＡＭ０〜７、Ｒや、アクティブインターポーザーＡ−Ｉ／Ｐは、半導体チップの好適な一例に相当する。図４には、各半導体チップ上に、クロック信号を送受信するための送信コイルや受信コイルが描かれている。これらのコイルはデータを送受信するため送信コイル１６、受信コイル１８等と、基本的に同様のコイルであるが、送受信の対象がデータではなくクロック信号である点が異なる。
【００５９】
図４（ａ）には、アクティブインターポーザーＡ−Ｉ／Ｐが、送信側の半導体チップ（第１の半導体チップ）であり、各メモリチップＤＲＡＭ０〜７、Ｒが受信側の半導体チップ（第２の半導体チップ）である場合のクロック信号の送受信の様子が示されている。この場合は、送信側であるアクティブインターポーザーＡ−Ｉ／Ｐが、送信クロックを生成している。アクティブインターポーザーＡ−Ｉ／Ｐは、この送信クロックを、送信ＣＬＫ用送信コイルである送信ＣＬＫ用Ｔｘ３６に印加している。  
他方、受信側である各メモリチップＤＲＭ０〜７、Ｒ上には、当該送信ＣＬＫを受信するための受信コイルである受信ＣＬＫ用ＲＸ３７が、それぞれ設けられている。このような構成によって、送信ＣＬＫ用Ｔｘ３６と、受信ＣＬＫ用Ｒｘ３７との間の磁界結合によって、送信側から受信側に送信ＣＬＫが送信される。
【００６０】
このように磁界結合によって、クロック信号が、送信側から受信側に送信された後、受信側において、所定のディレイ回路を用いて必要な遅れ（ディレイ）が、各受信側の半導体チップ（メモリチップＤＲＡＭ０等）において加えられ、最終的に受信側の各半導体チップ上で受信ＣＬＫとして利用される。なお、受信側の半導体チップ上で挿入されるディレイ（遅れ）は、各半導体チップにおいて異なるディレイを用いてもよい。  
このように、積層型半導体装置が特に積層型半導体記憶装置であって、アクティブインターポーザーＡ−Ｉ／Ｐ側から各メモリチップ（例えば、ＤＲＡＭチップ）へのクロック信号の伝送を行う場合は、アクティブインターポーザーＡ−Ｉ／Ｐ内の送信ＣＬＫの各ＤＲＡＭチップへのタイミングが同じである。このように、送信ＣＬＫが共通であるので、共通の送信ＣＬＫに基づいて、各ＤＲＡＭチップにおいて（適宜ディレイを挿入して）受信ＣＬＫが生成される。
【００６１】
図４（ｂ）においては、図４（ａ）と反対に、メモリチップＤＲＡＭ０等から、アクティブインターポーザーＡ−ＩＰに対してデータを送信する場合のクロック信号の送受信の様子が示されている。この場合は、メモリチップＤＲＡＭ０等が送信側の半導体チップ（第１の半導体チップ）になり、アクティブインターポーザーＡ−ＩＰが受信側の半導体チップ（第２の半導体チップ）になる。したがって、メモリチップＤＲＡＭ０等側から、送信ＣＬＫがアクティブインターポーザーＡ−ＩＰ側に送信される。この場合、図４（ｂ）に示すように、メモリチップＤＲＡＭ０等の上に送信ＣＬＫの送信コイルである送信ＣＬＫ用Ｔｘ３８が設けられており、アクティブインターポーザーＡ−ＩＰの上に送信ＣＬＫを受信する受信コイルである受信ＣＬＫ用Ｒｘ３９が設けられている。これらの間における送信ＣＬＫの送受信は、図４（ａ）で説明した動作と同様である。
【００６２】
図４（ｂ）において、各ＤＲＡＭチップから、アクティブインターポーザーＡ−ＩＰ側にクロック信号を伝送する場合は、各ＤＲＡＭチップにおいて生成された送信ＣＬＫのタイミングは（ＤＲＡＭチップ相互の間で）異なるので、個別に送信ＣＬＫが送信され、それに基づき受信ＣＬＫが生成されている。なお、ＤＲＡＭチップ間で送信ＣＬＫのタイミングが異なる理由は、主として、各ＤＲＡＭチップのプロセスがばらついているからである。  
なお、図４（ｂ）で示すように、送信ＣＬＫ用Ｔｘ３８と、受信ＣＬＫ用Ｒｘ３９とは一対で設けることも好適であり、また、図４（ａ）に示すように、１個の送信ＣＬＫ用Ｔｘ３６に対して、複数個の受信ＣＬＫ用Ｒｘ３７を設ける構成を採用することも好適である。
【００６３】
実施形態１  まとめ
（１）以上説明したように、本実施形態１においては、ＴＣＩの技術を用いてデータを送受信する場合に、データの値の識別のために値の頃なる２種のしきい値を用いた。この２種のしきい値を用いて、受信する信号（＝送信した信号）の状態を３種に識別することができた。その結果、一組のコイル（送信コイル１６、受信コイル１８）を用いつつ、例えば、「０」「１」「２」の３種の信号を識別することができる。従って、従来は一組のコイルで「０」「１」の２種のデータのみ送ることができたのに対して、より多くの種類のデータを送ることができ、同じデータ量（データ幅）であれば、コイルの数をより少なくすることができる。また、同じ個数のコイルであれば、より多くのデータ量（データ幅）を送受信することが可能である。
【００６４】
（２）さらに、本実施形態１では、２種のしきい値（Ｖｔｈ＋、Ｖｔｈ−）を用いて、信号の３種の状態（信号の振幅）を識別する例を説明したが、より多くのしきい値を用いて、より多種類の信号の状態を識別するように構成してもよい。  
例えば、一般的には、ｎ種類のしきい値を用いて、信号のｎ＋１種類の状態（振幅）を識別することができる。ここで、ｎは２以上の自然数である。従って、より多くのしきい値を用いれば、同じ個数のコイルを用いつつ、より多くのデータを送受信することが可能である。
第２．実施形態２
実施形態１では、１組の送信コイル１６及び受信コイル１８を用いて、「０」「１」だけでなく、３種のデータ「０」「１」「２」を伝送可能な技術を説明した。本実施形態２においては、複数組の送信コイル及び受信コイルに対して、上記技術を応用した例を説明する。
【００６５】
構成
図５には、本実施形態２の積層型半導体装置において、半導体チップ間でデータ伝送を行う回路構成を示す構成図が示されている。この図５は、実施形態１の図１に対応する。図５においても、送信側とは、データを送信する側の半導体チップ上の構成を言い、受信側とは、データを受信する側の他の半導体チップ上の構成を言う。図５において、向かって左部が送信部であり、送信コイル５６、６４から左部（但し、送信コイル５６、６４は除く）が送信部である。また、図５において、向かって右部が受信部であり、受信コイル６６、８６から右部（但し、受信コイル６６、８６は除く）が受信部である。  
これら図５における送信部、受信部は、請求の範囲における送信部、受信部の好適な一例に相当するが、回路構成は多種多様な構成を採用することができ、送信部、受信部の構成は図５の構成に限られるものではない。
【００６６】
送信側
図５において、３個のデータＤＩ０、ＤＩ１、ＤＩ２が、送信対象のデータである。本実施形態２においては、この３個のデータは２進数であり、「０００」〜「１１１」の範囲の数を表す。これは、１０進数で言えば、「０」〜「７」の数値の範囲を表す。  
本実施形態２では、この送信対象のデータを２進数３進数変換回路４０を用いて、３進数（２進化３進数）に変換している。この２進数３進数変換回路４０の回路図が図６（ａ）に示されており、図６（ｂ）にはその真理値表が示されている。
【００６７】
図６（ａ）の回路図は２進数３進数変換回路４０の好適な構成例であるが、この回路に限定されるものではない。図６（ａ）のｂ２、ｂ１、ｂ０は、入力する２進数であり、図５におけるＤＩ２、ＤＩ１、ＤＩ０が該当する。また図６（ａ）のｔｂ３、ｔｂ２、ｔｂ１、ｔｂ０は、出力する２進化３進数であり、図５におけるｘ３、ｘ２、ｘ１、ｘ０に該当する。この２進化３進数は、２桁の３進数を表し、図６（ｂ）の真理値表における３進数のｔ１が、ｔｂ３、ｔｂ２に該当し、３進数のｔ０が、ｔｂ１、ｔｂ０に該当する。  
また、図６（ｂ）の真理値表には、左から２進数（ｂｉｎａｒｙ）、３進数（ｔｅｒｎａｒｙ）、２進化３進数（Ｂｉｎａｒｙ−ｃｏｄｅｄ−ｔｅｒｎａｒｙ）が示されている。図６（ａ）における２進数ｂ２、ｂ１、ｂ０、及び、２進化３進数ｔｂ３、ｔｂ２、ｔｂ１、ｔｂ０が示されている。
【００６８】
なお、２進化３進数は、３進数の各桁を、２ビットの２進数で表現したものであり、例えば、３進数の「１２」は、２進化３進数で表現すれば、「０１」「１０」と表すことができる（図６（ｂ）参照）。この例を各進数で表現すれば、
１０進数「５」
２進数  「０１０１」
３進数  「１２」
２進化３進数「０１１０」
と表現される。
【００６９】
２進数３進数変換回路４０の出力信号ｘ１、ｘ０は、２進化３進数の下位１桁であり、この２ビットで、「０」「１」「２」を表す。従って、この３種のデータを送信する回路は、上記実施形態１（図１）と同様であり、同様に動作する。  
出力信号ｘ０上のデータは、非反転送信アンプ５２及び反転送信アンプ５４に入力している。また、非反転送信アンプ５２の出力端子と、反転送信アンプ５４の出力端子との間には送信コイル５６が接続されている。このような構成によって送信コイル５６は所定の磁界が発生するが、その動作は実施形態１と同様である。（図１等参照）。出力信号ｘ１と、送信ＣＬＫとは、ともにＡＮＤゲート５０に入力している。なお、出力信号ｘ１上のデータは、反転されてからＡＮＤゲート５０に入力している。
【００７０】
このＡＮＤゲート５０の出力信号ＣＬＫ＿Ｘ１は、出力信号ｘ１上のデータを送信ＣＬＫでゲートした信号であり、送信ＣＬＫが「１」の場合にのみ、出力信号ｘ１のデータが表れる信号である。このＣＬＫ＿Ｘ１は、非反転送信アンプ５２と、反転送信アンプ５４とに供給され、このＣＬＫ＿Ｘ１が「１」の場合のみ、各アンプは上記の通り動作する。
【００７１】
このように、送信側（の半導体チップ）は、非反転送信アンプ５２と、反転送信アンプ５４と、送信コイル５６と、ＡＮＤゲート５０と、を備えている。送信側においては、このような構成によって、出力信号ｘ１が「０」の場合に、出力信号ｘ０の値に応じた方向の電流が、送信ＣＬＫと同期して、送信コイル５６に流れる。詳しい動作は、実施形態１で図２を用いて説明した動作と同様である。
【００７２】
尚、２進化３進数の上位の桁であるｘ３、ｘ２に関しても、上述したｘ１、ｘ０と同様の構成の回路が設けられている。すなわち、ＡＮＤゲート５８、非反転送信アンプ６０、反転送信アンプ６２、送信コイル６４と、から送信側が構成されており、その動作は、上述した回路と同様である。  
すなわち、本実施形態２においては、２進化３進数の上位桁と、下位桁とは全く同様の構成、動作によって、受信側（の半導体チップ）に伝送される。
【００７３】
受信側
まずｘ１、ｘ０の伝送に関する部分について説明する。図５において、送信側の送信コイル５６に所定の電圧の送信信号が印加されると、磁界結合（電磁誘導）によって、受信側の受信コイル６６にも同様の（逆方向の）受信信号ＶＲが表れる。この受信信号ＶＲは、原理的には送信側の送信コイル５６に印加される電圧と等価な電圧であり、少なくとも振幅が比例する電圧の信号である。
【００７４】
受信コイル１８に表れる受信信号ＶＲは、センスアンプ６８の非反転入力端子と、センスアンプ７０の反転入力端子とに入力する。センスアンプ６８の反転入力端子には、所定のしきい値電圧Ｖｔｈ＋が印加されている。また、センスアンプ７０の非反転入力端子には、所定のしきい値電圧Ｖｔｈ−が印加されている。これらセンスアンプ６８、７０の動作は、実施形態１と同様である。  
センスアンプ６８の出力Ｏ０（オーゼロ）は、ＯＲゲート７２と、ＯＲゲート７４に入力する。センスアンプ７０の出力Ｏ１（オーイチ）も、ＯＲゲート７２と、ＯＲゲート７４６に入力する。但し、センスアンプ７０の出力Ｏ１は、反転されてからＯＲゲート７２に入力する。ＯＲゲート７２の出力は、ＡＮＤゲート７６に入力する。一方、ＯＲゲート７４の出力は、ＡＮＤゲート７６とインバータ７８に入力する。ＡＮＤゲート２８の出力信号と、インバータ３０の出力信号は、実質的に受信したデータとなり、フリップフロップ８０、８２でラッチされ、ｚ０（ゼロ）、ｚ１（イチ）として出力される。  
このような構成によって、送信側におけるｘ０、ｘ１のデータが、受信側において、ｚ０、ｚ１として復元される。  
受信コイル６６から、フリップフロップ８０、８２に至る構成及びこの構成の動作は、実施形態１と同様である。
【００７５】
本実施形態２においては。復元されたｚ０、ｚ１が、送信側における２進化３進数のｘ０、ｘ１と等しい。そのため、このｚ０、ｚ１は、３進数２進数変換回路４２によって、最終的な受信データＤＯ（オー）０（ゼロ）、ＤＯ１、ＤＯ２に変換される。なお、３進数２進数変換回路４２には、２進化３進数の上位桁であるｚ３、ｚ２も入力されており、３進数２進数変換回路４２は、これらｚ３、ｚ２、ｚ１、ｚ０の全てに基づいて、受信データＤＩ０、ＤＩ１、ＤＩ２を復元する。
【００７６】
３進数２進数変換回路４２の回路図が図７（ａ）に示されており、図７（ｂ）にはその真理値表が示されている。  
図７（ａ）の回路図は３進数２進数変換回路４２の好適な構成例であるが、この回路に限定されるものではない。図７（ａ）のｔｂ３、ｔｂ２、ｔｂ１、ｔｂ０は、３進数２進数変換回路４２に入力する２進化３進数であり、図５におけるｚ３、ｚ２、ｚ１、ｚ０に該当する。図７（ａ）のｂ２、ｂ１、ｂ０は、出力する２進数であり、図５におけるＤＯ（オー）２、ＤＯ（オー）１、ＤＯ（オー）０（ゼロ）が該当する。また、図７（ｂ）の真理値表には、図６（ｂ）の真理値表の縦の項目を入れ替えた表であり、その内容は、図６（ｂ）の真理値表と同一である。２進数３進数変換回路４０の出力信号ｘ１、ｘ０は、２進化３進数の下位１桁であり、この２ビットで、「０」「１」「２」を表す。従って、この３種のデータを送信する回路は、上記実施形態１（図１）と同様であり、同様に動作する。
【００７７】
次に、図５における２進化３進数の上位桁であるｘ３、ｘ２に関する部分についての受信について、その構成・動作は、上で説明したｘ１、ｘ０の受信と同様である。  
ｘ１、ｘ０の場合と同様に、受信コイル８６に表れる受信信号ＶＲは、センスアンプ８８、９０において受信され、第１のしきい値Ｖｔｈ＋、第２のしきい値Ｖｔｈ−と比較される。それらの出力信号Ｏ（オー）２、Ｏ３は、Ｏ０、Ｏ１と同様に、ＯＲゲート９２、９４に入力する。ＯＲゲート９２、９４の出力信号は、ＡＮＤゲート９６、インバータ９８に入力する。ＡＮＤゲート９６及びインバータ９８の出力信号は、フリップフロップ１００、１０２によってラッチされる。このラッチされた信号がｚ２、ｚ３となり、３進数２進数変換回路４２に供給される。
【００７８】
３進数２進数変換回路４２は、上述のように、２進化３進数であるｚ３、ｚ２、ｚ１、ｚ０を入力し、これを２進数ＤＯ（オー）２、ＤＯ１、ＤＯ０に変換する。このようにして、送信対象であるデータＤＩ２、ＤＩ１、ＤＩ０と同一のデータが、受信データＤＯ２、ＤＯ１、ＤＯ０として、受信側の半導体チップにおいて得られる（復元される）。
【００７９】
実施形態２  まとめ
以上説明したように、本実施形態２においては、実施形態１と同様に、３種の状況（３種類の振幅）を取り得る信号を用いて、「０」「１」の２値ではなく、３値によるデータの伝送を行っている。この３値による伝送を採用した結果、コイルの数を２／３に減らすことが可能である。すなわち、本実施形態２においては、２組の送信コイル・受信コイルを用いて、３種類のデータ伝送（３ビットのデータ伝送）を行うことが可能である。
【００８０】
したがって、例えば、２５６ビットのデータを伝送する場合は、コイルの組数は、その２／３となり、１７１組の送信コイル・受信コイルの組で２５６ビットのデータを伝送することができる。  
このように、本実施形態２によれば、ＴＣＩ技術を利用しつつ、コイル数を２／３に減少させることができたので、半導体チップ上のコイルの占める面積を減少させることができる。以て、半導体チップ上で回路として利用できる面積を増加させることができる。逆に、コイル数を一定にした場合には、従来より多くのデータ（従来より多いビット数のデータ）の伝送を行うことができる。
【００８１】
第３．変形例
（１）以上説明した各実施形態では、信号の取り得る状態の数を３種として説明し、以て、３種類（３種類の振幅）のデータを送受信する例を説明した。しかし、より多種類の状態（振幅）の送信信号や磁界信号を用いて、多値データの送受信を行うことも好適である。  
上述した各実施形態では、２個のしきい値（第１のしきい値、第２のしきい値）を用いて、送信信号や磁界信号の３種類の状態（振幅）を識別したが、一般にｎ個のしきい値を用いて、ｎ＋１種類の状態を識別することも好適である。この場合、信号のｎ＋１種類を識別できるので、ｎ＋１値のデータの送受信を行うことができる。
【００８２】
（２）上述した各実施形態では、主として、送信側の半導体チップと、受信側の半導体チップが、一対の場合を説明したが、図４等で説明したように、送信側の半導体チップが１で、受信側の半導体チップが複数の場合でも、本発明の原理を適用して、３値データ（又は多値データ）の送受信を行うことができる。図４では、クロック信号の伝送動作を説明しているが、データの伝送でも同様である。  
また、上述した各実施形態では、送信側の半導体チップは送信のみを行い、受信側の半導体チップは受信のみを行う例を説明したが、１個の半導体チップに送信のための回路構成と、受信のための回路構成を双方備えることも好適である。このように構成すれば、双方向のデータの伝送を行うことができる。
【００８３】
（３）上述した各実施形態では、複数の半導体チップを積層した構成を備えた積層型半導体装置について、半導体チップ間のデータ伝送の技術を説明した。この半導体チップはどのような半導体チップでもかまわない。図４の例で説明したように、メモリチップであってもよいし、アクティブインターポーザーＡ−Ｉ／Ｐや、単なるインターポーザーＩ／Ｐであってもよい。
【００８４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、前述した実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、前記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８５】
１０、２８、５０、５８、７６、９６  ＡＮＤゲート
１２、５２、５８、２００  非反転送信アンプ
１４、５４、６２、２０２  反転送信アンプ
１６、５６、６４、２０４  送信コイル
１７  磁界信号
１８、６６、８６、２０６  受信コイル
１９  受信信号ＶＲ
２０、２２、６８、７０、８８、９０、２０８  センスアンプ
２４、２６、７２、７４、９２、９４  ＯＲゲート
３０、７８、９８  インバータ
３２、３４、８０、８２、１００、１０２、２１０  フリップフロップ
３６、３８  送信ＣＬＫ用Ｔｘ
３７、３９  受信ＣＬＫ用Ｒｘ
４０  ２進数３進数変換回路
４２  ３進数３進数変換回路
ＤＩ、ＤＩ０、ＤＩ１、ＤＩ２  データ（送信対象であるデータ）
ＤＯ、ＤＯ０、ＤＯ１、ＤＯ２  データ（受信データ）
Ｖｔｈ＋  第１のしきい値
Ｖｔｈ−  第２のしきい値
【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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