[发明专利]层叠型半导体装置及数据通信方法

说明书

本发明提供一种以利用了磁场耦合的TCI技术进行数据的传输的情况下能够用1组线圈对多个值的数据进行发送和接收的技术。在至少层叠了第1半导体芯片和第2半导体芯片的层叠型半导体装置中，所述第1半导体芯片以非接触方式发送数据，所述第2半导体芯片以非接触方式接收所述被发送的数据，所述第1半导体芯片包含：发送部，其基于作为发送对象的数据的值，输出能够得到表示该数据的值的至少3种以上的状态的发送信号；以及发送线圈，其将所述发送信号转换为磁场信号，所述第2半导体芯片包含：接收线圈，其将所述发送线圈所转换的所述磁场信号转换为接收信号；以及接收部，其基于所述接收信号的状态，对所述被发送的数据进行复原。

技术领域

本发明涉及层叠型半导体装置。特别涉及在将半导体芯片层叠而构成的层叠型半导体装置中采用了能够在半导体芯片之间进行多值数据的通信的数据通信方法的层叠型半导体装置。此外，涉及在半导体芯片之间能够进行多值数据的通信的数据通信方法以及采用了该数据通信方法的半导体装置。

背景技术

DRAM(Dynamic Random Access Memory：动态随机存取存储器)大容量化的发展显著。特别是近年来提出有层叠了多个存储器芯片的层叠型DRAM，大容量化进一步发展。并不限于DRAM，层叠了多个半导体芯片的层叠型半导体装置由于能够提高半导体装置的单位面积的集成度，所以被广泛利用。

在像这样地层叠了多个半导体芯片(例如，存储器芯片)的层叠型半导体装置中，作为在半导体芯片之间的数据的收发的方法之一，已知有TCI(ThruChip Interface：ThruChip接口)技术。TCI技术为在各半导体芯片之间进行非接触式通信的技术的总称，例如在各半导体芯片上设置线圈，通过线圈之间的磁场耦合，能够进行半导体芯片间的数据的传输。

以下，作为TCI技术，以利用了使用线圈的磁场耦合的结构为例进行说明。在图8中示出了表示使用现有技术中的TCI技术在半导体芯片之间进行数据传输的电路结构的结构图。在此，将用于在半导体芯片之间进行数据传输的通信技术称为基板间通信。

在图8中，发送侧是指对数据进行发送的一侧的半导体芯片上的结构，接收侧是指对数据进行接收的一侧的其它半导体芯片上的结构。在图8中，示出了与一个数据DI对应的发送侧和接收侧。在此说明的数据DI为一根数字数据线上的数据，可取值“1”“0”。

在图8中，数据DI被输入到非反相发送放大器200和反相发送放大器202。在非反相发送放大器200的输出端子与反相发送放大器202的输出端子之间连接有发送线圈204。通过这种连接，在数据DI为“1”的情况下，正相电压被施加在发送线圈204，产生正相的磁场。在此，设为正相的磁场是指在图8中用箭头示出的方向的磁场。另一方面，在数据DI为“0”的情况下，反相的电压被施加在发送线圈204，产生反相的磁场。设为反相的磁场是指与图8所示的箭头为相反方向的磁场。

此外，在非反相发送放大器200和反相发送放大器202上施加作为发送时钟信号的发送CLK，仅在该发送CLK为“1”的情况下，各放大器进行工作。此外，在发送CLK为“0”的情况下，各放大器的输出端子均为“0”或高阻抗状态，在发送线圈中没有流过电流，不产生磁场。像这样，发送侧(的半导体芯片)具有非反相发送放大器200、反相发送放大器202、以及发送线圈204。

在图8中，当发送侧的发送线圈204中流过电流时，通过磁场耦合(电磁感应)，在接收线圈206中也流过相同的(反方向的)电流VR。该电流VR是原则上与发送侧的发送线圈204中流过的电流等效的、相同大小的电流。

接收线圈206中流过的电流VR输入到读出放大器208。读出放大器208的放大率设为足够大，其输出信号根据电流VR的朝向而成为“1”“0”的数字信号。触发器210将读出放大器208的输出信号与作为接收时钟的接收CLK同步地进行锁存，向对接收到的数据进行输出的数据线DO输出。像这样，接收侧(的半导体芯片)具有接收线圈206、读出放大器208、以及触发器210。