図1は、実施例1による電子回路の構成を� �す図である。ここでは、1つのチップの中継� ��を示している。実際には、この中継器が配� ��されているチップは中継器が配置されてい� ��いチップと共に積層実装される。図1(a)は、 本実施例の中継器の全体を説明する図であり 、図1(b)は、その具体的な回路を示す図であ� �。本実施例の中継器は、受信コイル10、受信 器20、制御回路40、送信器50、及び送信コイル 60から成る。

 受信コイル10は、対応する位置に積層実� �された上又は下のチップの送信信号Txdataが� �ーからハイに変化する際には正のパルス電� �が、送信信号Txdataがハイからローに変化す� �際には負のパルス電圧が発生する。

 受信器20は、トランジスタ21、22、27~33、� �ンバータ23、25、及び抵抗24、26から成る、非 同期受信回路で構成される。受信器20はヒス� ��リシス比較器を構成しており、ゲート回路� ��ゲイン回路とヒステリシス回路から成る。� ��ート回路はトランジスタ21、22、インバータ 23、25、及び抵抗24、26からなり、disable(休止)� ��号によって受信パルスを遮断し受信器に信� ��が入力しないようにできる。ゲイン回路は� ��ランジスタ27とトランジスタ28、及びトラン ジスタ29とトランジスタ31からなるインバー� �であって、受信コイル10から入力されるパル ス電圧VRを増幅する。パルス電圧VRが一定の� �きい値を超えると受信信号Rxdataが反転する� �ヒステリシス回路はインバータの出力に接� �された、クロスカップルのPMOS32、33で構成さ れる。この回路が上記しきい値にヒステリシ スを与える機能を持っており、パルス電圧VR� ��らディジタルデータを正しく復元すること� ��可能にしている。このヒステリシス回路は� ��持しているデータに応じて入力インバータ� ��しきい値を変化させる。図4のVR波形中に点� ��で示したのは、トランジスタ27とトランジ� �タ28からなるインバータのしきい値の変化を 表している。初期状態で、受信信号Rxdataとし てローを保持していたヒステリシス回路は、 インバータのしきい値を高くする。入力に正 のパルスが入力されてこのしきい値を超える と受信信号Rxdataが反転し、ハイになる。ヒス テリシス回路により今度はインバータのしき い値が低くなり、次にしきい値を超える負の パルス電圧が入力されるまで受信信号Rxdataが 保持される。この繰り返しで正負のパルス電 圧から正しくディジタルデータを復元するこ とができる。

 制御回路40は、ここでは、この電子回路� �中継器として機能するように制御する。ま� �、制御回路40は、この電子回路が、データを 送信する送信器又はデータを受信する受信器 として機能するように制御することもできる し、必要に応じて、機能をこれら中継器、送 信器又は受信器の間で切換える制御をするこ ともできる。さらに、制御回路40は、送信器� ��び/又は受信器をenable(動作)とdisableとに切換 える制御をする。また、コイルが送信用と受 信用とに兼用される場合には、そのコイルと 送信器又は受信器との接続を切換える制御を する。

 送信器50は、トランジスタ51~54から成る、 非同期送信回路で構成される。これらを送信 信号Txdataで直接駆動し、送信信号Txdataと同様 の波形形状の送信電流ITを送信コイル60に流� �。

 送信コイル60は、送信器50によって駆動さ れ、データ送信のために誘導磁界を発生する 。

 図2は、チップ上のコイルの配置例を示す 図である。図2(a)は、送受信コイル70が送信コ イルと受信コイルとを兼ねる例を示し、図2(b )は、受信コイル10と送信コイル60とを同軸に� ��置する例を示し、図2(c)は、受信コイル10と� ��信コイル60とを離れた位置に配置する例を� �す。図2(a)においては、同一のコイルを受信� ��と送信用に時間で切り替えて兼用している� ��図2(b)においては、受信コイル10を大きく、� ��信コイル60を小さくして同軸に配置する。� �2(c)においては、送信コイル60で送信した信� �が受信コイル10で無視できる程度に小さく受 信されるぐらい両者が離れていることが望ま しい。図2(a)や図2(b)は、図2(c)に比べてレイア ウト面積を小さくできるが、リピート送信の 影響が受信器に強く及ぶ点に注意しなければ ならない。本発明はこのいずれの配置でも実 現できる。

 図3は、実施例1の動作を説明する図であ� �。図3は、コントロールチップ(ID=0)の下に16� �のメモリチップを積層した場合の時点(1)~(6)� ��信号の伝播の様子を示している。ここでは� ��上下4つずつのチップ(計8つのチップ)まで通 信が届くと仮定する。例えば、コントロール チップが通信元(Sourceの意味でS)で、10番目の� ��モリチップが通信先(Destinationの意味でD)と� �る。

 まず、(1)でコントロールチップが送信す� ��。次に(2)でメモリチップの1から4までが受� �する。(3)でメモリチップ4がそのデータを再� ��(リピート)する。(4)でコントロールチップ� �メモリチップの1から8までが受信する。次に (5)でメモリチップ8がそのデータを再送する� �、(6)でメモリチップの4から12までが受信す� �ので、データは通信先のチップ10に受信され る。以上のようにすれば、どれだけチップが 積層されていても、再送(リピート)を繰り返� ��ながら、データを目的地まで転送できる。� ��点(6)の次には時点(1)を続けることができる� ��

 図4及び図5は、実施例1の各信号の波形を� ��す図である。図4は、送信信号Txdata、送信コ イルに流れる送信電流IT、受信コイルに発生� ��る受信電圧VR、及び受信信号Rxdataの時点(1)~( 6)の波形を示す。図5は、コントロールチップ 、及びチップ4、8のデータ、送信電流、及び� ��信電圧の相互の関係を示す。注意すべき点� ��、例えばチップ4の受信コイルは、同じデー タを3回受信する点である。まずは、(2)でコ� �トロールチップからの送信データを受信し� �とき。次は、(4)でチップ4が再送したデータ� ��間近で受信したとき(復唱信号)。したがっ� �(図4は正確ではないが図5で示したように)、( 2)での受信信号電圧よりも(4)での受信信号電� ��は大きい(ただし、図2(c)の場合は送信コイ� �を受信コイルから遠く離して設置すれば、� �の分リピート信号の受信を小さくできる)。� ��して3回目は(6)でチップ8が再送したデータ� �受信したとき(ちょうど自分の声の山彦を聞� ��たのに喩えることができる)(応答信号)。こ� ��は(2)のときと同じ受信信号電圧である。

 このように同じデータを繰り返し受信す� ��が、新しいデータDm(先のデータが0ならば新 しいデータは1)を受信した直後に、その次の� ��しいデータDm+1(Dmが1ならばDm+1は0)を受信す� �のに備えて、受信器(ヒステリシス回路)の入 力しきい値は図の点線で示すように変化する ので、上記のように受信データと同じ信号(� �唱と応答)をその後2回続けて受信しても、受 信器の出力に変化はない。

 ここで、復唱と応答の信号がいずれもデ� ��タ信号と同極でなければならない。例えば� ��送信コイルの巻く方向が受信コイルの巻く� ��向と反対になっていたり、コイルの巻く方� ��は同じでも逆向きの電流が流れるように送� ��器が設計されていると、リピート動作で復� ��や応答の信号が反転する。その結果、リピ� ��タで再送するたびに、ディジタル信号値が� ��転して、正しくデータ転送できない。

 なお、メモリチップ12は、通信先のチッ� �10を超える位置にあるので、データを受信す るが、リピート動作はしない。

 また、(4)でコントロールチップはリピー� ��されて戻ってきたデータを受信するので、( 1)で送信したデータと比較することで、リピ� ��ト動作が正しく行われたかどうかを検証で� ��る。同様に、チップ4は(3)で送信したデータ を(6)で受信するので、リピート動作を検証で きる。誤りが検出された場合は、そのことを 通達してデータの送り直しをする。

 コントロールチップが次のデータを送信� ��きるのは、(6)が終了した後である。なぜな� ��、(5)でコントロールチップが新しいデータ� ��送信すると、(6)においてチップ4の受信コイ ルで、チップ8が再送したデータとコントロ� �ルチップが送信したデータが衝突し、通信� �正しく行われないからである。つまり、(1)� �ら(6)までの操作を繰り返せば、SからDに次々 とデータ列を転送できる。

 この例ではDがチップ10でありチップ12は� �ピート動作をしないが、例えばDがチップ15� �場合チップ12はリピート動作を(7)(不図示)で� ��う。しかしその信号は(8)(不図示)でチップ8� ��までしか届かないので、(7)でコントロール� ��ップが新しいデータを送信してそれが(8)で� ��ップ4に届いても、チップ4で一つ前のデー� �と衝突することはない。

 コイルの配置が図2(a)の場合は、受信器が 送信器の出力信号を直接入力するので、復唱 の際に受信コイルに大きな受信信号を生じる 。また、図2(b)の場合も、受信コイルと送信� �イルが強く磁界結合するので、復唱の際に� �信コイルに大きな受信信号を生じる。コイ� �には容量成分も寄生するので、インダクタ� �スとキャパシタンスで受信信号が振動する� �合があり、図4や図5の2番目の受信信号が負� �極性にも振れて、誤動作の原因となり得る� �こうした問題は、復唱時には受信しないよ� �に制御回路が受信器をdisableすることで解決� ��きる。disableがローになると、受信コイルか らの信号が受信器に入力されない。

 図6は、実施例2による受信器の構成を示� �図である。本実施例の受信器は、トランジ� �タ27~33、71~74、及びNAND回路75、76から成る。NM OSトランジスタ72とPMOSトランジスタ71のチャ� �ル幅とチャネル長は、NMOSトランジスタ28とPM OSトランジスタ27及びNMOSトランジスタ31とPMOS� ��ランジスタ29のそれらと比が等しい、ある� �は同じサイズに設計されている。そのこと� �、コイルに生じる微小な受信信号を高感度� �増幅することができる。

 disable信号がローのときはNMOSトランジス� �72がオンして、トランジスタ73、74の出力と� �力がNMOSトランジスタ72のオン抵抗で接続さ� �て、コイルの中央の電位が受信器の入力感� �が最も高くなる電位にバイアスされて信号� �送が可能となる。disable信号がハイのときに� ��、NMOSトランジスタ72がオフしてPMOSトランジ スタ71がオンするため受信器の入力はともに� ��ーになり、受信器の直流電流がカットされ� ��。このとき受信器の両出力は共にハイとな� ��、後段のNAND回路75、76から成るラッチでは� �のデータが保持される。図1の受信器のdisable 方法は高速に信号伝送に復帰できるという利 点があるものの、直流電力をdisable中にも消� �するという欠点がある。本実施例のように� �て受信器をdisableすると、受信器の直流電力� ��カットすることができる。リピート動作に� ��与しないチップの受信器で待機電力を削減� ��ることができる。

 図7は、コイルを図2(c)のように配置した� �合のチップ間のコイルの配置例を示す図で� �る。図7(a)は、2箇所の位置に送信コイルTxと� ��信コイルRxを、各中継チップ毎に交互に配� �する例を示し、図7(b)は、3箇所の位置に送信 コイルTxと受信コイルRxを各中継チップ毎に� �にずらせて配置する例を示す。以下、中継� �が配置されるチップを中継チップと呼ぶこ� �がある。

 図7(a)に示す例のように、下のチップの送 信コイルTxと同軸の位置に上のチップの受信� ��イルRxが配置され、下のチップの受信コイ� �Rxと同軸の位置に上のチップの送信コイルTx� ��配置される場合は、信号が先程の説明と同� ��にリピート信号が応答となり戻ってくる。

 この問題は、応答が帰ってくる頃には、� ��信器が動作しないように制御することで解� ��できる。しかし、複数のチップにまたがる� ��イミング制御のために、データ転送速度が� ��くなるなどの望ましくない効果を生じる場� ��もある。

 ところが、図7(b)に示すように、送信コイ ルTxの上のチップに対となる受信コイルRxが� �置され、上のチップの送信コイルTxが下のチ ップの受信コイルRxとは遠く(上のチップの厚 さの2倍程度以上に)離れて配置された場合は� ��再送データが下のチップに戻ってくること� ��ないので、図3の(3)の段階で次のデータを下 のチップが送信しても構わない。したがって 、高速にデータを転送することが容易にでき る。

 図8は、実施例3による電子回路の構造を� �す図である。例えば、図8に示すように、3組 のコイルを使って1つの通信チャネルを構成� �れば、データを待たせることなく次々と送� �することができ、データの転送速度を高く� �きる。その代わり3倍のチップ面積が必要に� ��る。3組のコイルは、送信用と受信用と未使 用(disabled)のいずれかに、ボンディング配線� �EEPROMなどを用いてプログラムできる。例え� �、図8の場合、チップの積層位置に応じて3通 りのプログラムが必要になる。2本のボンデ� �ング配線を用いて、それぞれを電源電位に� �続するか接地電位に接続するかで区別すれ� �、4通りの組み合わせが作れるので、チップ� ��積層位置に関する情報をチップの実装段階� ��チップに与えることができる。あるいは、� ��ップに搭載されたEEPROMの2ビットにハイ又は ローを書き込めば、やはり4通りの組み合わ� �を作れるので、チップの積層位置に関する� �報をチップの実装前のテストの段階でチッ� �に与えることができる。

 図9は、実施例3による電子回路の具体的� �実現例を示す図である。受信コイルRxと下向 きリピート用送信コイルTxdと上向きリピート 用送信コイルTxuをチップの積層順位に応じて 配置する。例えば図9(a)の場合は、下から1番� ��と4番目、2番目と5番目がそれぞれ同じにな� ��ように、3通りの配置パターンとなる。

 図9(b)に示すように、Txdを動作させTxuを未 使用にしてRxの出力を制御回路を介してTxdに� ��力すると、下向きのリピート動作を実現で� ��る。また、図9(c)に示すように、Txuを動作さ せTxdを未使用にしてRxの出力を制御回路を介� ��てTxuに入力すると、上向きのリピート動作� ��実現できる。このように2つのTxのいずれか� ��方を使うことで、下向きのリピート動作及� ��上向きのリピート動作を容易に実現するこ� ��ができる。

 ここでは、1つの受信コイルと2つの送信� �イルを組み合わせる例を示したが、1つの送� ��コイルと2つの受信コイルを組み合わせて受 信コイルを選択的に動作させることで同様の 原理で同じ効果を奏することができる。具体 的には例えば図9におけるRxをTxとし、Txu、Txd� ��Rxu、Rxdとすれば良い。

 上記説明では3組のコイルを使って1つの� �信チャネルを構成した。通信したいコイル� �では誘導結合が十分大きくなければならな� �が、通信したくないコイル間では誘導結合� �十分小さくなければならない。製造ばらつ� �なども考慮して、更に動作に余裕を入れた� �場合は、上のチップの送信コイルと下のチ� �プの受信コイルとの間の距離を更に遠くす� �必要がある。例えば4組のコイルを使って1つ の通信チャネルを構成しても良い。考え方は 全く同じでコイルの数を増やしただけである ので説明は省略するが、本発明の範囲内であ る。

 図10は、実施例3の各信号の波形を示す図� ��ある。図10は、送信電圧Txdata、送信電流IT、 受信電圧VR、及び受信信号Rxdataの時系列の波� ��を示す。こうした信号の伝播伝送を繰り返� ��ば、SからDにデータ列を転送できる。

 図11は、実施例4による電子回路の構造を� ��す図である。本実施例は、複数のチップを� ��にずらせて積層し、スペーサを介してから� ��複数のチップを逆方向に順にずらせて積層� ��、これを繰り返すものである。図11に示す� �うに、複数のチップをずらしながら積層す� �ことで、下に別のチップがある位置でワイ� �ボンディングをすることができるので、ボ� �ディングがチップに与える衝撃が緩和され� �チップの耐久性が向上し、チップを薄く出� �る利点がある。それに比べて、例えば図18(b) に示すようにチップを交互にずらして積層す ると、下に別のチップがないところでボンデ ィングをすることになるので、ボンディング の衝撃が僅かであっても、チップが破損しや すくなり、チップを薄くするのが比較的難し くなる。また、電源線のように各チップに供 給されるワイヤボンディングをチップからチ ップへと効率良く連結していくことも可能に なり、限られた空間でより効率良くワイヤボ ンディングができる利点もある。一方で、例 えばチップ5にワイヤボンディングをするた� �の空間を作るために、チップ4とチップ5の間 にシリコンなどでできたスペーサを挿入する 必要があり、このために(以下に述べるよう� �)規則性が崩れる。

 図12は、実施例4による電子回路のコイル� ��置例を示す図である。図13は、実施例4で配� ��されるコイルの大きさと間隔を示す図であ� ��。図12は、このようにチップを積層した場� �に、実施例3に示すように3組のコイルを使っ て1つの通信チャネルを構成した例を示す。� �12(a)が下向きのリピート動作を実現した場合 で、図12(b)が上向きのリピート動作を実現し� ��場合である。また、図13は、3組のコイルの� ��きさと間隔の例を示す。数字は、代表的な� ��例であり、この限りではない。

 図12と図9を比較すると、チップの積層順� ��に応じて、3組のコイルを送信用と受信用と 未使用(disable)のいずれかにプログラムするこ とで、下向き、又は、上向きのリピート動作 を実現できる点は共通している。プログラム は、ボンディング配線やEEPROMなどを用いるこ とで実施例3と同様に実施できる。

 図12が図9と異なる点は、スペーサの隣だ� ��、コイルのプログラムの仕方が変化し、他� ��チップでは同じプログラムになる点である� ��

 さらに、スペーサを挟んだチップ間では� ��例えばチップ4とチップ5の間、又はチップ0� ��チップ1の間では、通信距離がそれ以外の場 合に比べて2倍に長くなる点である。そのた� �、3つのコイルの中で両側のコイルは真ん中� ��コイルの2倍程度に大きくして、2倍の通信� �離となるように設計する。こうすると、例� �ばチップ1の送信信号は、チップ3や4まで届� �かもしれないが、そこには受信コイルがな� �ので問題を生じない。

 真ん中のコイルを大きくしない理由は、� ��えばチップ3とチップ5の間(チップ3枚分の距 離)でクロストークを生じないようにするた� �である。もし、真ん中のコイルも両端のコ� �ルと同じ大きさに設計すると、真ん中のコ� �ルでも2つのチップの距離だけ送受信できる� ��とになるので、例えば図12(a)でチップ5の送� ��コイルがチップ3の受信コイルに(同様に図12 (b)でチップ3の送信コイルがチップ5の受信コ� ��ルに)クロストークとなり得るからである。 あるいは、このクロストークを十分に小さく するためには、両端にも真ん中と同じ小さい コイルを用意し、大きなコイルは2枚のチッ� �距離用に、小さなコイルは1枚のチップ距離� ��にと使い分けた方がより確実になる。2つの コイルを用意して、距離に応じて使い分ける ことは、切替え用のトランジスタを送信回路 に追加するだけで容易にできる。

 図14は、実施例5による電子回路の構造を� ��す図である。再送データが元のチップに戻� ��てこないようにするには、コイルの数を増� ��して距離を大きくとる方法の他に、磁性体� ��料を用いて磁界を増強したり、金属配線を� ��いて磁界を減衰する方法もある。図14に示� �ように磁性体材料でできた磁性体膜130を送� �コイル60及び受信コイル10が存在する領域に� ��ねて配置すると、誘導結合させたい送信コ� ��ル60と受信コイル10の間(例えばTx1とRx2)の誘� ��結合を強めることができる。その結果、図7 (a)のような構成でもリピート転送でき、必要 なコイルの数を3組から2組に削減できる。こ� ��で磁性体材料は、チップと垂直方向の透磁� ��に比べてチップと水平方向の透磁率が十分� ��大きいと上記効果が大きい。また、コイル� ��磁性体膜の間の距離が短いほど、効果が大� ��い。

 図15は、実施例6による電子回路の構造を� ��す図である。本実施例は、金属配線を用い� ��通信信号の減衰をした場合の例であり、金� ��膜140を送信コイル60及び受信コイル10が存在 する領域に重ねて配置している。金属膜140に 渦電流が流れて磁界の変化を打ち消すので、 磁界結合が減衰される。例えばRx2のコイルを 第6配線層で形成し、遮断用のパターンを第1� ��線層で形成すると(もちろん6層と1層は一例� ��あって同様の上下関係の他の層を使っても� ��い。両者の距離が短いほど、例えば6層と1� �ではなくて4層と3層にした方が減衰効果は大 きい)、Tx3からRx2への結合を低減できる。こ� �場合、Tx1からRx2への結合も低下するので注� �を要する。例えば、金属膜140と受信コイル10 の間の距離を1μm、送信コイル60と受信コイル 10の間の距離を50μm(これは4層と3層を用いた� �合に相当する)、送受信コイルの直径を50μm� �金属膜140の直径を100μmとして電磁界解析シ� �ュレーションを行うと、金属膜140を挿入し� �ことで、誘導結合させたくないTx3とRx2の結� �を元の0.01倍に大きく低減できることが確認� ��れている。また、誘導結合させたいTx1とRx2� ��結合も元の0.3倍に低減することも確認され� ��いる。

 すなわち、Tx1とRx2の結合は通信が出来る� ��度に強くして、Tx3とRx2の結合は混信しない� ��度に弱くすべきである。この調整は、金属� ��と受信コイルの距離を変えることで調整で� ��る。例えば4層と3層ではなく、6層と1層を用 いると、両者の距離が長くなり、Tx1とRx2の結 合は0.3よりも大きくなる。

 あるいは、図15(c)に示すように金属膜141� �送受信コイルとの重なる面積を加減するこ� �で調整できる。両者の重なりが大きいほど� �断効果が大きく結合は弱まる。

 また、図15(d)に示すように、金属膜142で� �る網目パターンの開口部を加減することで� �減衰効果を調整できる。開口部が狭いほど� �断効果が大きく結合は弱まる。

 図16は、実施例6の変化例の構造を示す図� ��ある。実施例6は、受信コイル10と同一の基� ��に金属膜140を重ねて形成したが、本変化例� ��、送信コイル60と同一の基板に金属膜150を� �ねて形成するものである。このように遮断� �のパターンである金属膜150を例えば第6配線� ��で形成し、送信コイル60を第1配線層で形成� ��ても同様の効果が得られる。

 また、図15及び図16で示した実施例6は、� �一構造のチップを180度回転したり、ずらし� �がら積層することでも容易に実現できる。� �たがって、同じ構造のチップを積層して、� �ータをリピート転送できる。

 図17は、実施例7による電子回路の構造を� ��す図である。本実施例は、磁界減衰用の金� ��膜160を送信コイル60と受信コイル10の中間に 配置するものであり、これにより、誘導結合 させたくない結合を大きく低減できる一方で 、誘導結合させたい結合はあまり低減しない ようにできる。例えば、金属膜160と受信コイ ル10及び送信コイル60の間の距離を25μm、送信 コイル60と受信コイル10の間の距離を50μm、送 受信コイル10、60の直径を50μm、金属膜160の直 径を100μmとして電磁界解析シミュレーション を行うと、金属膜160を挿入したことで、誘導 結合させたくないTx5とRx3の結合を0.05に低減� �きる一方で、誘導結合させたいTx1とRx3の結� �を0.8にできることが確認されている。

 さらに、磁界減衰用の金属膜は、送受信� ��イルと比べて、一回り大きいサイズのとき� ��、信号対雑音比が最大になることも、電磁� ��解析シミュレーションで確認できている。

 図18は、実施例8による電子回路の構造を� ��す図である。図18(a)は上面図、図18(b)は左側 面図、図18(c)は右側面図である。本実施例は� ��同一構造のチップを180度回転しながらずら� ��て積層することで、リピート経路を実現す� ��ものである。まず、1列に並んだ送受信コイ ル173及び、送受信コイル173の2倍の間隔で1列� ��並んだ金属膜174を有するチップ1である第1� �板171を同一構造のチップ2である第2基板172に 対して180度回転しy方向にずらして積層すれ� �、図18(b)に示すように、互いの送受信コイル 173と金属膜174を重ねて、かつ、ボンディング 配線のためのスペースを確保できる。同様に してチップ3とチップ4とを積層する。そして� ��ップ3とチップ4に対してチップ1とチップ2を x方向にコイルの間隔だけずらして図18(c)に示 すように積層すれば、図19に示すリピート用� ��路を実現できる。

 図19に示すように(図18(c)と同じ)、2つの送 受信コイルの一方をTxに他方をRxに(時々に応� ��て)使い分けることにより、下方向のリピー ト動作と上方向のリピート動作のいずれも時 々刻々と変えて実現できる。送信コイルTx、� ��信コイルRx、金属膜180を示す。

 図19のように複数のリピートチャネルを� �置する場合、同一チップで隣接チャネルの� �信コイルTxと受信コイルRxの間の干渉が問題� ��なるが、送信コイルTxが送信するときは、� �接する受信コイルRxをdisableにすることで解� �できる。

 図19に示す例の場合、リピート方向が同� �隣接チャネルの受信コイルRxと送信コイルTx� ��接近しているが、隣接チャネルの信号送受� ��が同期している場合は、隣接チャネルのRx� �disableにすればよい。

 一方、図19に示すように、リピート方向� �反対の隣接チャネルとの境界において、2つ� ��受信コイルRxが接近していて、上下のチッ� �の送信コイルTxとのクロストークが問題とな る。例えば、チップ5のチャネル2の受信コイ� ��Rxは真上のチップ3の送信コイルTxから信号� �受信するが、斜め下のチップ7のチャネル3の 送信コイルTxからの信号が混信する可能性が� ��る。同様に、チップ5のチャネル3の受信コ� �ルRxは真下のチップ7の送信コイルTxから信号 を受信するが、斜め上のチップ3のチャネル2� ��送信コイルTxからの信号が混信する可能性� �ある。しかし、磁界減衰用の金属膜180を挿� �することで、クロストークは大幅に低減す� �ことができ、コイルの配列ピッチをおよそ� �分に小さくすることができることが電磁界� �析シミュレーションで確認できている。

 また、図20に示す例のように2つのコイル� ��つに金属膜190が重なるように配置すると、� ��ピート方向が同じ隣接チャネルの受信コイ� ��Rxと送信コイルTxが接近しないようにできる 。

 さらに、図21や図22に示すように、磁性体 膜と金属膜を組み合わせて使うことで、こう した効果を増大させることもできる。

 図21は、磁性体膜130に金属膜140を併用す� �ものである。

 図22は、金属膜191を磁性体膜192でサンド� �ッチする構造を使用するものである。

 また、図23に示すように、同一基板内に� �信コイルTx、受信コイルRx、及び金属膜194を� ��層実装すれば、同一構造のチップを180度回� ��しながら積層することができ、2組のコイル を用いて1つの通信路を形成できる。図8に示� ��例に比べて通信経路に必要なコイルの数を3 から2に削減できる。

 図24は、実施例9による送信器及び受信器� ��構成を示す図である。図25は、実施例9の各� ��号の波形を示す図である。本実施例の送信� ��は、遅延器81、EXOR回路82及びトランジスタ83 、84から成る。本実施例の受信器は、ヒステ� ��シス比較器370であるトランジスタ371~376及び 分周回路380から成る。実施例3~8のように応答 が返ってくることのない場合には、図24に示� ��パルス送信器を用いてデータ送信・リピー� ��が可能である。図25に示すようにパルス送� �器は送信データの極性が反転するときにの� �、その変化に応じてパルス幅τの電圧信号に よって三角波電流(IT)を流す。データ送信後� �電流(IT)が流れ続ける実施例1(図1)の送信器に 比べて、送信電力を大幅に低減できる。なお 、図中の受信信号波形の傍の点線は非同期受 信器の入力しきい値を示す。信号を受信した 後、入力しきい値を一度下げてから元に戻す 。これにより、受信側でも送信データの極性 が反転するときにパルス幅τ/2のパルス信号� �得て、これを分周して受信信号Rxdataを得る� �

 図26は、実施例10による送信器の構成を示 す図である。図26(a)は、送信器の構成を示し� ��図26(b)はパルス発生回路の構成を示す。本� �施例の送信器は、パルス発生回路90、インバ ータ101、103、NOR回路102、104、及びトランジス タ105~108から成り、同期式送信器を構成する� �実施例3~8のように応答が返ってくることの� �い場合には、図26に示す同期式送信器を用い てデータ送信・リピートが可能である。パル ス発生回路90は、インバータ91~93、及びNAND回� ��94から成る。パルス発生回路90は、クロック Txclkを入力してインバータ91~93による遅延に� �当する期間のパルスを発生する。

 図27は、実施例10の各信号の波形を示す図 である。送信器はパルス発生回路90のパルス� ��の期間の、送信データに応じた正又は負の� ��ルスを送信コイル60に流す。したがって一� �の電流を流し続ける実施例1(図1)の送信器と� ��べて、著しく消費電力を削減することがで� ��る。この場合、受信コイルに生じる微小電� ��信号(VR)は、図27に示すようになる。

 図28は、実施例10による受信器の構成を示 す図である。受信器は、抵抗111、112、トラン ジスタ113~120、125、NAND回路121、122、及びイン� ��ータ123、124から成り、全体としてラッチつ� ��比較器を構成している。外部から受信クロ� ��ク(同期信号)Rxclkをとり、受信信号Rxdataを出 力する。トランジスタ113、114が差動アンプの 差動対をなし、受信コイル10からの信号VRを� �ける。NAND回路121、122はラッチを形成してい� ��。差動アンプで受信したデータはトランジ� ��タ115、116へ入力される受信クロックRxclkに� �期してサンプリングされ、NAND回路121、122に� ��りラッチされ、受信信号Rxdataが復元される� ��この受信器はデータの再生にシステムのク� ��ックを用いる同期式である。図27に示すよ� �に受信電圧信号の前半(又は後半)の波形の真 ん中で正負を判定してディジタル信号に変換 できる。図27の同期式受信器は、クロックが� ��加された際の充放電電力のみを消費するた� ��、信号が来ていない間も一定の電流を流し� ��ける実施例1(図1)の非同期受信器に比べて、 著しく消費電力を削減することができる。

 図29は、実施例11による送信器及び受信器 の構成を示す図である。図30は、実施例11の� �部の波形を示す図である。本実施例11は、デ ータ通信に実施例10(図27、図28)に示す同期送� ��器及び受信器を用い、受信データパルスの� ��出タイミングを取るためのクロック信号に� ��施例1(図1)に示す非同期送信器及び受信器を 用いて構成した例である。データについて、 受信コイル210、受信器220、制御回路230、送信 器250、及び送信コイル260を備える。クロック について、受信コイル310、受信器320、制御回 路330、遅延器228、送信器350、送信コイル360を 備え、さらに、クロックをτ1遅延させる遅延 器270を備える。

 クロックは図5のようにしてリピート伝送さ れる。受信クロック信号(4)が受信データパル スの前半の波形の真ん中で正負を判定できる ように、受信クロック信号の遅延量τ1を調整 してデータ送信タイミング(3)を遅らせる。デ ータ送信器では、クロック(6)が送信器を駆動 する時刻よりもセットアップ(Tsetup)時間以上� ��にデータ(5)が送信器に入力していなければ� ��らない。データ通信に要する時間をT1、ク� �ック通信に要する時間T2とする(データ通信� �とクロック通信用では送受信回路が異なる� �でT1とT2は一般に異なる)。クロック送信タイ ミング(1)を基準に各信号の伝播時間を求める と、図30に示すように、データ(5)はT1+τ1後に� ��着する。また、データ送信タイミング(6)はT 2+τ1+τ2後に到着する。したがって、
  (T2+τ1+τ2)-(T1+τ1)≧Tsetup すなわち
  τ2≧Tsetup+T1-T2
を満たすように、タイミング調整用遅延τ2の 遅延量を調整して、送信器のセットアップ時 間を確保する。

 τ2の値がマイナスの値になった場合は、� ��ロック送信器の前に(τ2の)遅延は不要であ� �。

 図31は、実施例12による電子回路の構造を 示す図である。図32は、実施例12の各部の波� �を示す図である。本実施例は、クロックに� �いて実施例3(図8)の構成を用い、データにつ� ��て実施例1(図2(b))の構成を用いた例である。 クロックとデータが到達する最大通信距離が 異なり、クロックとデータが異なるチップで リピートされると、両者のタイミングをτ1で 調整し損じることになり、リピート動作を誤 る。実施例12はクロックについて複数コイル� ��用いて目標のチップ以外のチップに受信さ� ��ないようにする。これにより、クロックと� ��ータの同期を正確にとることができる。実� ��例9(図24)に示したパルス送信回路でクロッ� �を送信すると、送信コイルを流れる電流は� �25のITのようになり、送信電力を大幅に削減� ��きる。クロックは、実施例1(図1)の非同期受 信回路で受信することができる。ただし、受 信パルス信号の後半(前半とは極性が逆)でク� ��ック信号を受信することになるので、受信� ��ロックの反転信号をデータ同期受信器のタ� ��ミングに使う。なお、図中の受信信号波形� ��傍の点線は非同期受信器の入力しきい値を� ��す。ロー信号を受信した後は、入力しきい� ��を比較的高い電位に変えることでノイズ耐� ��を高めながら、ハイ信号の受信に備える。

 図33は、本発明の通信に用いるデータ構� �の一例を示す図である。ヘッダには、通信� �チップが指定されている。チップが16枚ある 場合は、4ビットで表現できる。例えば10番目 のメモリチップは、1001で表せる。ヘッダの� �にデータ列のペイロードがある。この例で� �、32ビットのデータ列である。

 図34は、基板の積層位置情報を有線によ� �プログラムする例を示す図である。各チッ� �は、自分がどの位置(何階)に実装されたかを チップIDとして知っている。例えば、ボンデ� ��ング配線やチップに搭載された不揮発性メ� ��リで、チップIDをプログラムできる。

 disableにした送受信回路は、次のデータ伝 送の前に一斉に復帰させる。復帰のタイミン グを知らせるenable信号は、図34(a)に示すよう� ��コントロールチップ(不図示)から共通のボ� �ディング配線198を介してすべてのチップ197� �ブロードキャストする。その後、再び各チ� �プ197に誘導結合通信でヘッダ情報が伝えら� �、不要な送受信回路はdisableになる。

 このenable配線を利用して、更にチップの� ��層位置に関する情報をチップの実装段階で� ��ップに与えることができる。図34(b)に示す� �では、各チップ197に備えた3つのパッドP1~P3(2 03、206、209)と電源との間に抵抗201、204、207及 びトランジスタ202、205、208を直列に接続して トランジスタ202、205、208のゲートにバー/detec tion信号を入力する。このどのパッド203、206� �209にenable配線211をボンディングするかによ� �て、図34(b)に示すように、チップの積層位置 が下から1番目と4番目のように3で割って余り が1となる積層順位(すなわちmod3=1)か、2番目� �5番目のように3で割って余りが2となる積層� �位(すなわちmod3=2)か、3番目と6番目のように3 で割って余りが0となる積層順位(すなわちmod3 =0)かをチップに知らせることができる。すな わち、基板であるチップの積層順を表す整数 の3を法とする剰余を積層位置情報とするこ� �ができる。例えば、図34(b)に示すようにenable 配線211をパッドP3(209)にボンディングした場� �、バー/detection信号をローにしてenable信号を� ��ーにすると、D1とD2はハイになり、D3はロー� ��なる。このようにして、enable配線211がどの� ��ッド203、206、209にボンディングされたかを� ��気的に調べることができる。enable信号をロ� ��にしたときにD3がローになるように、抵抗20 1、204、207の抵抗値は十分に高く選定する。� �た、積層順位を調べるときにはenable信号と� �て直流電流が流れるが、バー/detection信号を� ��イにすればトランジスタ202、205、208はオフ� ��なり直流電流は流れなくなる。

 先の例では、チップ4、8、12がリピータ機 能を持つように、チップIDを使って設定し、� ��のチップはリピータ機能を持たない(つまり 受信信号が送信器に送られて再送されること はない)ようにプログラムできる。

 まず、ヘッダの4ビットを32のメモリチッ� ��に送信する。つまり全部のメモリチップが� ��ッダのデータを受信する。

 送受信器が非同期回路の場合は、図5に示 すように、リピータが再送するのは一度限り である。なぜなら、受信したデータをリピー トし、次のリピータが再送したデータが応答 のように戻ってきても、先程受信したデータ と同じデータなので、受信器の出力(つまり� �信器の入力)は変わらないからである。

 送受信器が同期回路の場合は、同じデー� ��を続けて送信するときも、送信器は送信コ� ��ルに流れる電流を変化させ、磁場の変化を� ��ずる。先程送信したデータの応答による磁� ��の変化が生じると、それが消えるまで、新� ��いデータを受信できない。したがって、送� ��信器が同期回路の場合は、再送動作は一回� ��限るように制御しなければならない。

 データの送受信を同期回路にした場合、� ��の同期タイミングを作るクロックの送受信� ��非同期回路で構成すれば、クロックは応答� ��複数回の信号にならないので、再送動作は� ��回に限られる。

 各チップがヘッダ情報を受け取った後に� ��各リピータは、データ再送をすべきかどう� ��を以下のように判定する。もし、D<ID<S� ��らば再送する。つまりそのリピータがDとS� �間にあれば再送する。そうでなければ、再� �しない。

 こうして、ペイロードデータ列の送受信� ��始める。

 各送受信器は、自分が送信先の場合のみ� ��つまりID=Sの場合のみ、データを受信する。 ID>Sの場合は、送受信回路をdisableにしたり� ��あるいは受信した信号を新しく取り込まな� ��。

 送信チップと受信チップと中継チップと� ��同じ構造のものであっても良い。

 なお、本発明は上記実施例に限定される� ��のではない。また、以上の説明でデータは� ��離散信号であり、2値(ディジタル)又は多値� ��信号である。また、データは、制御信号な� ��も含む。

 本発明は、コイルとこのコイルに接続さ� ��る中継器とを有する1枚の基板から成るメモ リ等のチップである電子回路であっても良い 。この場合、複数のチップがパソコンのスロ ットに積層装着されて、チップ間の通信を誘 導結合によるものとすることができる。

 明細書、特許請求の範囲及び図面を含む2008 年 6月 3日に出願の日本特許出願2008-146248の� ��示は、そのまま参考として、ここにとり入� ��るものとする。
 本明細書で引用したすべての刊行物、特許� ��び特許出願は、そのまま参考として、ここ� ��とり入れるものとする。