(57)【要約】【課題】信号の混信による悪影響を軽減することができる信号授受方法を提供する。【解決手段】対象の信号は、送信側パッド１−５と受信側パッド２−５との間の容量性結合Ｃ１を介して受信アンプ３に伝達されるが、それに隣接する送信側パッド１−１〜１−４，１−６〜１−９からも、送信側パッド１−５とそれに隣接する送信側パッド１−１〜１−４，１−６〜１−９との間の容量性結合Ｃ２を介して受信アンプ３に雑音が混入される。このときに混入したと予測される量と同量の信号を、隣接する受信側パッド２−１〜２−４，２−６〜２−９から取り出し、受信アンプ３の逆相側に供給する。【選択図】図１
2005229258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパッド又はコイルを有する送信ＬＳＩチップと、
それに対向して容量性結合又は誘導性結合を形成する、複数のパッド又はコイルを有する受信ＬＳＩチップと、
前記送信ＬＳＩチップのパッド又はコイルからの信号が出力される際に、それに隣接するパッド又はコイルから混入される第１信号に対応する第２信号を、前記隣接するパッド又はコイルに対向する前記受信ＬＳＩチップのパッド又はコイルから取り出し、これら第１及び第２信号を相殺する手段とを具えることを特徴とする信号授受装置。
【請求項２】
前記第１及び第２信号の相殺する手段がセンスアンプを有することを特徴とする請求項１記載の信号授受装置。
【請求項３】
前記第２信号の大きさを、前記送信ＬＳＩチップのパッド又はコイルからの信号に混入される雑音の大きさに応じて動的に変化させることを特徴とする請求項１又は２記載の信号授受装置。
【請求項４】
前記送信ＬＳＩチップのパッド又はコイルとそれに隣接するパッド又はコイルとの間及び／又は前記受信ＬＳＩチップのパッド又はコイルとそれに隣接するパッド又はコイルとの間の容量性結合又は誘導性結合を弱めることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の信号授受装置。
【請求項５】
前記送信ＬＳＩチップのパッド又はコイルからの信号の出力の送信タイミングを、それに隣接するパッド又はコイルからの信号の出力の送信タイミングと異なるタイミングとすることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の信号授受装置。
【請求項６】
送信及び受信において共通の信号授受の端子を有することを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の信号授受方法。
【請求項７】
複数のパッド又はコイルを有する送信ＬＳＩチップと、それに対向し、複数のパッド又はコイルを有する受信ＬＳＩチップとの間に形成した容量性結合又は誘導性結合を用いた信号授受方法であって、
前記送信ＬＳＩチップのパッド又はコイルからの信号が出力される際に、それに隣接するパッド又はコイルから混入される第１信号に対応する第２信号を、前記隣接するパッド又はコイルに対向する前記受信ＬＳＩチップのパッド又はコイルから取り出し、これら第１及び第２信号を相殺することを特徴とする信号授受方法。
【請求項８】
前記第１及び第２信号の相殺を、センスアンプを用いて行うことを特徴とする請求項７記載の信号授受方法。
【請求項９】
前記第２信号の大きさを、前記送信ＬＳＩチップのパッド又はコイルからの信号に混入される雑音の大きさに応じて動的に変化させることを特徴とする請求項７又は８記載の信号授受方法。
【請求項１０】
前記送信ＬＳＩチップのパッド又はコイルとそれに隣接するパッド又はコイルとの間及び／又は前記受信ＬＳＩチップのパッド又はコイルとそれに隣接するパッド又はコイルとの間の容量性結合又は誘導性結合を弱めることを特徴とする請求項７から９のうちのいずれか１項に記載の信号授受方法。
【請求項１１】
前記送信ＬＳＩチップのパッド又はコイルからの信号の出力の送信タイミングを、それに隣接するパッド又はコイルからの信号の出力の送信タイミングと異なるタイミングとすることを特徴とする請求項７から１０のうちのいずれか１項に記載の信号授受方法。
【請求項１２】
信号授受の端子を送信及び受信において共通にすることを特徴とする請求項７から１１のうちのいずれか１項に記載の信号授受方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、互いに対向する２個のＬＳＩチップ間の容量性結合又は誘導性結合を用いたチップ間通信に適用される信号授受装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のチップ間通信において、第１の手法では、送信用ＬＳＩチップと受信用ＬＳＩチップとを互いに近接して配置し、最上層の送信金属パッドと別チップ上の受信金属パッドとの間に形成される容量性結合を用いることによって、物理的な接触を用いることなく信号の授受を行う（例えば、非特許文献１，２参照）。
【０００３】
第１の手法によれば、送受信金属パッドが保護膜によって被覆されているので、静電気対策用の回路は必要でなく、かつ、物理的接続用の比較的大きなパッドが不要となるので、パッドに対する負荷が軽減され、高速のチップ間通信が可能となっている。
【０００４】
また、第２の手法では、誘導性結合を用いてチップ間通信を行い、この場合、第２の手法では、送信用ＬＳＩチップと受信用ＬＳＩチップとを互いに近接して配置し、チップの金属層を用いて形成されたコイルと、そのチップに対向した別チップのコイルとの間に形成される誘導性結合を用いて、物理的な接触を用いることなく信号の授受を行う（例えば、非特許文献３参照）。
【非特許文献１】Robert J. Drost et al. “Proximity Communication”,IEEE2003 CUSTOM INTEGRATED CURCUITS CONFERENCE, pp469-472 (Fig. 2)
【非特許文献２】Kouichi Kanda et al. “1. 27 Gb/s/pin 3mW/pin Wireless Supperconnect (WSC) Interface Scheme” 2003 IEEE International Solid Circuits Conference, pp186-187, 487 (Figure 10.7.1)
【非特許文献３】Stephen Mick et al. "4 Gbps high-density AC coupled interconnection," IEEE Custom Integrated Circuits Conference, pp. 133-140, 2002.  (Figure 7)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記第１及び第２の手法では、互いに隣接するパッドの影響により信号が混信するおそれがある。また、上記第１及び第２の手法では、パッド密度の向上の限界により、十分なＳ／Ｎ比を実現するために信号振幅を大きくする必要があり、その結果、消費電力が大きくなる。さらに、信号授受の端子の面積を小さくすることも所望されている。
【０００６】
本発明の目的は、信号の混信による悪影響を軽減することができる信号授受装置及び方法を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、信号授受の端子の面積を小さくすることができる信号授受装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による信号授受装置は、
複数のパッド又はコイルを有する送信ＬＳＩチップと、
それに対向して容量性結合又は誘導性結合を形成する、複数のパッド又はコイルを有する受信ＬＳＩチップと、
前記送信ＬＳＩチップのパッド又はコイルからの信号が出力される際に、それに隣接するパッド又はコイルから混入される第１信号に対応する第２信号を、前記隣接するパッド又はコイルに対向する前記受信ＬＳＩチップのパッド又はコイルから取り出し、これら第１及び第２信号を相殺する手段とを具えることを特徴とする。
【０００９】
本発明による信号授受方法は、
複数のパッドを有する送信ＬＳＩチップ又はコイルと、それに対向し、複数のパッド又はコイルを有する受信ＬＳＩチップとの間に形成した容量性結合又は誘導性結合を用いた信号授受方法であって、
前記送信ＬＳＩチップのパッド又はコイルからの信号が出力される際に、それに隣接するパッド又はコイルから混入される第１信号に対応する第２信号を、前記隣接するパッド又はコイルに対向する前記受信ＬＳＩチップのパッド又はコイルから取り出し、これら第１及び第２信号を相殺することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、送信ＬＳＩチップのパッド（例えば、金属パッド）又はコイルからの信号が出力される際に、それに隣接するパッド又はコイルから混入される第１信号に対応する第２信号を、隣接するパッド又はコイルに対向する受信ＬＳＩチップのパッド又はコイルから取り出し、これら第１及び第２信号を相殺する。このような信号の相殺によって、信号の混信による悪影響を軽減することができ、その結果、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００１１】
前記第１及び第２信号の相殺を、例えば、センスアンプを用いて行う。実際に送信ＬＳＩチップのパッド又はコイルに混入される第１信号（雑音）の量は、それに隣接するパッド又はコイルの位置によって変動するおそれがある。この場合、第２信号の大きさを、隣接するバッド又はコイルからの信号に混入される雑音の大きさに応じて動的に変化させることによって、第１及び第２信号の相殺すなわち雑音の除去を更に良好に行うことができる。
【００１２】
前記送信ＬＳＩチップのパッド又はコイルとそれに隣接するパッド又はコイルとの間及び／又は前記受信ＬＳＩチップのパッド又はコイルとそれに隣接するパッド又はコイルとの間の容量性結合又は誘導性結合を弱めることによって、信号の混信による悪影響を更に軽減することができ、その結果、Ｓ／Ｎ比を更に向上させることができる。
【００１３】
前記送信ＬＳＩチップのパッド又はコイルからの信号の出力の送信タイミングを、それに隣接するパッド又はコイルからの信号の出力の送信タイミングと異なるタイミングとすることによって、信号の混信による悪影響を軽減することができる。
【００１４】
また、信号授受の端子を送信及び受信において共通にすることによって、信号授受の端子の面積を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明による信号授受装置及び方法の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明による信号授受装置の第１の実施の形態を示す図である。図１において、図示しない送信ＬＳＩチップに行列配置された９個の送信側パッド１−１〜１−９はそれぞれ、図示しない受信ＬＳＩチップに行列配置された９個の受信側パッド２−１〜２−９に対向して配置される。
【００１６】
信号授受の対象となる信号（この場合、送信側パッド１−５からの信号）は、受信アンプ３の正相側に接続され、それに隣接する送信側パッド１−１〜１−４，１−６〜１−９からの情報の一部が、受信（差動）アンプ３の逆相側に接続される。
【００１７】
図１の構成によれば、対象の信号は、図示しない送信回路及び送信側パッド１−５と受信側パッド２−５との間の容量性結合Ｃ１を介して受信アンプ３に伝達されるが、それに隣接する送信側パッド１−１〜１−４，１−６〜１−９からも、送信側パッド１−５とそれに隣接する送信側パッド１−１〜１−４，１−６〜１−９との間の容量性結合Ｃ２を介して受信アンプ３に雑音が混入される。このときに混入したと予測される量と同量の信号を、隣接する受信側パッド２−１〜２−４，２−６〜２−９から取り出し、受信アンプ３の逆相側に供給する。なお、隣接する受信側パッド２−１〜２−４，２−６〜２−９から信号を取り出すために素子を設けたとしても、これらの素子が送信側パッド１−１〜１−９内及び受信側パッド２−１〜２−９内にそれぞれ収まるので、面積が増大するおそれがない。
【００１８】
図２は、本発明による信号授受装置に用いられる受信金属パッドの構成図である。この場合、受信側（金属）パッド２−２〜２−９を、接地した金属線４で包囲することによって、隣接するパッド間の容量性結合を弱めることができる。
【００１９】
図３は、本発明による信号授受装置の第２の実施の形態を示す図である。図３において、図示しない送信ＬＳＩチップに行列配置された９個の送信側コイル１１−１〜１１−９はそれぞれ、図示しない受信ＬＳＩチップに行列配置された９個の受信側コイル１２−１〜１２−９に対向して配置される。
【００２０】
信号授受の対象となる信号（この場合、送信側コイル１１−５からの信号）は、受信回路１３中の図示しない受信アンプの正相側に接続され、それに隣接する送信側コイル１１−１〜１１−４，１１−６〜１１−９からの情報の一部が、受信（差動）アンプの逆相側に接続される。
【００２１】
図３の構成によれば、対象の信号は、送信回路１４及び送信側コイル１１−５と受信側コイル１２−５との間の誘導性結合Ｌ１を介して受信回路１３に伝達されるが、それに隣接する送信側コイル１１−１〜１１−４，１１−６〜１１−９からも、送信側コイル１１−５とそれに隣接する送信側コイル１１−１〜１１−４，１１−６〜１１−９との間の誘導性結合Ｌ２を介して受信回路１３に雑音が混入される。このときに混入したと予測される量と同量の信号を、隣接する受信側コイル１２−１〜１２−４，１２−６〜１２−９から取り出し、受信回路１３の受信アンプの逆相側に供給する。
【００２２】
図４Ａは、誘導性結合を利用した信号授受装置の送信側の電圧を示す図であり、図４Ｂは、誘導性結合を利用した信号授受装置の受信側の電圧を示す図である。図４Ｂにおいて、従来のものを破線で示し、本発明による信号相殺を行うものを一点鎖線で示し、本発明による信号相殺及び誘導性結合の弱化のものを実線で示す。
【００２３】
図４Ａに示すように送信側の電圧を同一にした場合の受信側の電圧（受信アンプの入力端子間電圧）を比較すると、図４Bに示すように、本発明のように信号相殺を行う場合には、従来に比べて受信側の電圧が約１０％増大している。また、本発明のように信号相殺及び誘導性結合の減少を行う場合には、従来に比べて受信側の電圧が約２０％増大している。したがって、本発明によれば、混入ノイズの低減によってＬＳＩチップ間の伝送が従来に比べて更に効果的に行われていることがわかる。
【００２４】
図５は、容量性結合を利用した信号授受装置における送信波形及び受信波形を示す図である。本発明のように信号の相殺を行う場合、パッド面積が同一であるという条件で送信側の電圧を従来に比べて約２０％低下させたとしても、受信側の電圧が従来とほぼ同一になり、したがって、従来通りの信号伝送が可能となる。この様子を図５に示す。
【００２５】
なお、図５において、破線は、従来の、すなわち、信号の相殺を行わない信号授受装置における送信波形を示し、実線は、本発明による、すなわち、信号の相殺を行う信号授受装置における信号波形を示し、一点鎖線は、受信電圧の波形を示す。また、本発明のように信号の相殺を行う場合に従来と同一電圧を用いてパッド面積を減少したとしても、受信側の電圧が従来とほぼ同一となり、したがって、従来通りの信号伝送が可能となる。
【００２６】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、送信ＬＳＩチップ及び受信ＬＳＩチップに設けられるパッド又はコイルの個数及び配置を任意に設定することができる。
【００２７】
また、受信側パッドを、接地した金属線で包囲する場合について説明したが、送信側パッド若しくはコイル又は送信側パッド若しくはコイルと受信側パッド若しくはコイルの両方を、接地した金属線で包囲することもできる。
【００２８】
さらに、送信側パッド又はコイルからの信号の出力の送信タイミングを、それに隣接する送信側パッド又はコイルからの信号の出力の送信タイミングと異なるタイミングとすることによって、信号の混信による悪影響を軽減することができ、信号授受の端子を送信及び受信において共通にすることによって、信号授受の端子の面積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による信号授受装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明による信号授受装置に用いられる受信金属パッドの構成図である。
【図３】本発明による信号授受装置の第２の実施の形態を示す図である。
【図４】図４Ａは、容量性結合を利用した信号授受装置の送信側の電圧を示す図であり、図４Ｂは、容量性結合を利用した信号授受装置の受信側の電圧を示す図である。
【図５】容量性結合を利用した信号授受装置における送信波形及び受信波形を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１−１，１−２，１−３，１−４，１−５，１−６，１−７，１−８，１−９  送信側パッド
１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５，１２−６，１２−７，１２−８，１２−９  受信側パッド
３  受信アンプ
４  金属線
１１−１，１１−２，１１−３，１１−４，１１−５，１１−６，１１−７，１１−８，１１−９  送信側コイル
１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５，１２−６，１２−７，１２−８，１２−９  受信側コイル
１３  受信回路
１４  送信回路
【図１】
2005229258.tif 000003
【図２】
2005229258.tif 000004
【図３】
2005229258.tif 000005
【図４】
2005229258.tif 000006
【図５】
2005229258.tif 000007