JP2621577B2 - ウェハースケール集積回路 - Google Patents
ウェハースケール集積回路Info
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- JP2621577B2 JP2621577B2 JP2126160A JP12616090A JP2621577B2 JP 2621577 B2 JP2621577 B2 JP 2621577B2 JP 2126160 A JP2126160 A JP 2126160A JP 12616090 A JP12616090 A JP 12616090A JP 2621577 B2 JP2621577 B2 JP 2621577B2
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- Japan
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- wafer
- integrated circuit
- scale integrated
- wafer scale
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
Landscapes
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
- Transceivers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置に関し、特にウェハー内での信号
の授受に無線回線を用いたウェハースケール集積回路に
関する。
の授受に無線回線を用いたウェハースケール集積回路に
関する。
（従来の技術） 近年シリコンULSIの進展は著しく1cm角程度のチップ
に64M〜256MbitのDRAMを形成するばかりでなく、直径６
インチ〜８インチのシリコンウェハーの全面に各種回路
を形成し、１枚のウェハーが１つのシステム（例えばス
ーパーコンピュータあるいは超大規模メモリーを構成す
るといったウェハースケール集積回路の研究開発も活発
に行なわれている。このような例はエレクトロニックデ
ザイン誌1989年10月26日号の51ページから54ページにわ
たって「Wafer−Scale Integration Arrives IN“Disk"
Form」と題して紹介されている。
に64M〜256MbitのDRAMを形成するばかりでなく、直径６
インチ〜８インチのシリコンウェハーの全面に各種回路
を形成し、１枚のウェハーが１つのシステム（例えばス
ーパーコンピュータあるいは超大規模メモリーを構成す
るといったウェハースケール集積回路の研究開発も活発
に行なわれている。このような例はエレクトロニックデ
ザイン誌1989年10月26日号の51ページから54ページにわ
たって「Wafer−Scale Integration Arrives IN“Disk"
Form」と題して紹介されている。
第３図は従来例のウェハースケール集積回路の概略を
示す図である。同図において直径15cm（６インチ）のシ
リコンウェハー上に１辺が1.5cmの単位機能ブロックが4
4個形成されている。各ブロック間は二酸化ケイ素、チ
ッ化ケイ素などの比誘電率εr＝４程度の媒質上または
媒質中に設けられた金属配線によって接続されている。
例えば図中Ａ点からＣ点までの配線長は直交する配線の
みを使った場合13.5cmとなる。
示す図である。同図において直径15cm（６インチ）のシ
リコンウェハー上に１辺が1.5cmの単位機能ブロックが4
4個形成されている。各ブロック間は二酸化ケイ素、チ
ッ化ケイ素などの比誘電率εr＝４程度の媒質上または
媒質中に設けられた金属配線によって接続されている。
例えば図中Ａ点からＣ点までの配線長は直交する配線の
みを使った場合13.5cmとなる。
（発明が解決しようとする課題） 第３図の従来例においてＡ点からＣ点まで信号が伝わ
る時間Ｔaを計算すると、 Ｔa＝ＴM＋Ｔc ……（１） となる。ここでＴMはメディア遅延で媒質中を信号が伝
搬する時間、Ｔcは配線容量を充電する時間である。ま
ずＴMを見積ると、εr＝４の中の電磁波の伝搬速度ｖy
は であるから（Ｃ0は真空中の光の速さ）、ｖy＝1.5×10
10cm/secとなる。したがって13.5cmを伝搬するのに要す
る時間は900psecとなる。さらに配線容量を1cm当り1pF
し、論理振幅ＶL＝5V、駆動電流ＩL＝1mAとするとＱ＝
ＩLＴC＝CVLよりＴC＝68nsecとなりTa＝69nsecとなる。
る時間Ｔaを計算すると、 Ｔa＝ＴM＋Ｔc ……（１） となる。ここでＴMはメディア遅延で媒質中を信号が伝
搬する時間、Ｔcは配線容量を充電する時間である。ま
ずＴMを見積ると、εr＝４の中の電磁波の伝搬速度ｖy
は であるから（Ｃ0は真空中の光の速さ）、ｖy＝1.5×10
10cm/secとなる。したがって13.5cmを伝搬するのに要す
る時間は900psecとなる。さらに配線容量を1cm当り1pF
し、論理振幅ＶL＝5V、駆動電流ＩL＝1mAとするとＱ＝
ＩLＴC＝CVLよりＴC＝68nsecとなりTa＝69nsecとなる。
このように従来の回路では６インチウェハー上で対角
線上の反対側に信号を伝えるのに69nsecもかかってい
た。現在スーパーコンピュータでは数nsecクラスのクロ
ックが用いられているので、69nsecの遅延はシステム設
計上致命的な障害となっていた。
線上の反対側に信号を伝えるのに69nsecもかかってい
た。現在スーパーコンピュータでは数nsecクラスのクロ
ックが用いられているので、69nsecの遅延はシステム設
計上致命的な障害となっていた。
本発明の目的は前記欠点を除去しウエハースケール集
積回路における信号遅延を飛躍的に短縮するウエハース
ケール集積回路を提供することにある。
積回路における信号遅延を飛躍的に短縮するウエハース
ケール集積回路を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明のウェハースケール
集積回路は大口径半導体ウェハー全体が１つの集積回路
として機能するウェハースケール集積回路において、ウ
ェハー内の距離の離れたブロック間の信号の授受を空間
伝搬するミリ波を介して行うために、アンテナ付きミリ
波送受信モジュールおよび変復調器が、該大口径半導体
ウェハー上に複数設けられていることを特徴としてい
る。
集積回路は大口径半導体ウェハー全体が１つの集積回路
として機能するウェハースケール集積回路において、ウ
ェハー内の距離の離れたブロック間の信号の授受を空間
伝搬するミリ波を介して行うために、アンテナ付きミリ
波送受信モジュールおよび変復調器が、該大口径半導体
ウェハー上に複数設けられていることを特徴としてい
る。
（作用） このような本発明においてはウェハー内の距離の離れ
たブロック間の信号の授受に電磁波を使っている。この
場合の遅延をＴa′とすると Ｔa′＝ＴM′＋ＴMODEM ……（３） と表すことができる。（３）式においてＴM′は電磁波
が空間を伝搬するのに要する時間、ＴMODEMは信号の変
復調に要する時間である。
たブロック間の信号の授受に電磁波を使っている。この
場合の遅延をＴa′とすると Ｔa′＝ＴM′＋ＴMODEM ……（３） と表すことができる。（３）式においてＴM′は電磁波
が空間を伝搬するのに要する時間、ＴMODEMは信号の変
復調に要する時間である。
まずＴM′を求めると、電磁波は直進するので第１図
に示されるように点Ａ−Ｃ間の距離は9.6cmとなる。こ
の9.6cmを伝搬するのに要する時間ＴM′は、空気のεr
＝１であるから320psecである。また変復調に要する時
間は高々2nsecであるのでＴa′は2.5nsec以下となり、
したがってＴaに比べて1/28に飛躍的に短縮できる。
に示されるように点Ａ−Ｃ間の距離は9.6cmとなる。こ
の9.6cmを伝搬するのに要する時間ＴM′は、空気のεr
＝１であるから320psecである。また変復調に要する時
間は高々2nsecであるのでＴa′は2.5nsec以下となり、
したがってＴaに比べて1/28に飛躍的に短縮できる。
（実施例） 第２図は本発明の一実施例のウェハースケール集積回
路を示す図で上はウェハーの平面図、下は一部分を拡大
した斜視図である。直径６インチ（約15cm）のシリコン
基板１上に44個の1.5cm角の単位機能ブロック２ガ設け
られている。このシリコン基板１の４隅および中央に合
わせて５個のアンテナ付ミリ波送受信モジュール３が設
けられている。このモジュール３は裏面に接地金属20を
有する半絶縁性GaAs基板（チップ）12上に構成され、変
復調器６、高出力増幅器５、低雑音増幅器４、送受切換
スイッチ７およびマイクロストリップダイポールアンテ
ナ８を備えている。50GHzの周波数を用いた場合、εr＝
12.7のGaAs上の２分の１波長は約1mmとなり、従ってア
ンテナの幅Ｗも約1mmとなる。このモジュール３はシリ
コン基板１に接着され、シリコン基板上の回路とはボン
ディング線11によって電気的に接続されている。
路を示す図で上はウェハーの平面図、下は一部分を拡大
した斜視図である。直径６インチ（約15cm）のシリコン
基板１上に44個の1.5cm角の単位機能ブロック２ガ設け
られている。このシリコン基板１の４隅および中央に合
わせて５個のアンテナ付ミリ波送受信モジュール３が設
けられている。このモジュール３は裏面に接地金属20を
有する半絶縁性GaAs基板（チップ）12上に構成され、変
復調器６、高出力増幅器５、低雑音増幅器４、送受切換
スイッチ７およびマイクロストリップダイポールアンテ
ナ８を備えている。50GHzの周波数を用いた場合、εr＝
12.7のGaAs上の２分の１波長は約1mmとなり、従ってア
ンテナの幅Ｗも約1mmとなる。このモジュール３はシリ
コン基板１に接着され、シリコン基板上の回路とはボン
ディング線11によって電気的に接続されている。
（発明の効果） このような本発明の実施例においてはウェハースケー
ル集積回路の距離の離れたブロック間をミリ波を用いた
無線通信で結ぶため、配線の充放電時間による遅延およ
び誘電体による遅延を除去することができる。ミリ波モ
ジュールの送信および受信に係る遅延はモジュールの寸
法が高々2mm角以内であること、さらに化合物半導体を
用いることにより信号処理時間を短くできることなどに
より、各々1nsec以内である。また電磁波がεr＝１の空
中を伝達することならびに直進することから、メディア
遅延も約1/3に減ずることができる。このためウェハー
内の最も遠いブロック間の信号伝搬遅延は69nsecから2.
5nsecへと飛躍的に改善される。
ル集積回路の距離の離れたブロック間をミリ波を用いた
無線通信で結ぶため、配線の充放電時間による遅延およ
び誘電体による遅延を除去することができる。ミリ波モ
ジュールの送信および受信に係る遅延はモジュールの寸
法が高々2mm角以内であること、さらに化合物半導体を
用いることにより信号処理時間を短くできることなどに
より、各々1nsec以内である。また電磁波がεr＝１の空
中を伝達することならびに直進することから、メディア
遅延も約1/3に減ずることができる。このためウェハー
内の最も遠いブロック間の信号伝搬遅延は69nsecから2.
5nsecへと飛躍的に改善される。
各モジュール間での混信を避けるために、拡散スペク
トラム変調方式や、その他のマッチドフィルタ方式、ア
ダプティブアンテナ方式を採用することも可能である。
また本実施例においてはGaAsチップをシリコン基板には
りつけているが、有機金属気相成長法（MOVPE）によりS
i基板に直接GaAsを選択結晶成長することももちろん可
能でありコープレーナ回路を用いれば送受信モジュール
を含めて完全モノリシック化することも可能である。さ
らに本実施例では６インチのシリコン基板を用いている
が、基板の大きさは６インチ限らず、さらに基板の種類
もGaAs、InP、GaP等の化合物半導体を用いても良いこと
はいうまでもない。
トラム変調方式や、その他のマッチドフィルタ方式、ア
ダプティブアンテナ方式を採用することも可能である。
また本実施例においてはGaAsチップをシリコン基板には
りつけているが、有機金属気相成長法（MOVPE）によりS
i基板に直接GaAsを選択結晶成長することももちろん可
能でありコープレーナ回路を用いれば送受信モジュール
を含めて完全モノリシック化することも可能である。さ
らに本実施例では６インチのシリコン基板を用いている
が、基板の大きさは６インチ限らず、さらに基板の種類
もGaAs、InP、GaP等の化合物半導体を用いても良いこと
はいうまでもない。
第１図は本発明の原理を説明する図、第２図は本発明の
一実施例を説明する図、第３図は従来例を示す図であ
る。 図において １……シリコンウェハー、２……単位機能ブロック、３
……アンテナ付きミリ波送受信モジュール、４……低雑
音増幅器、５……高出力増幅器、６……変復調器、７…
…送受切替スイッチ、８……マイクロストリップダイポ
ールアンテナ、11……ボンディング線、12……GaAsチッ
プ、20……接地金属 である。
一実施例を説明する図、第３図は従来例を示す図であ
る。 図において １……シリコンウェハー、２……単位機能ブロック、３
……アンテナ付きミリ波送受信モジュール、４……低雑
音増幅器、５……高出力増幅器、６……変復調器、７…
…送受切替スイッチ、８……マイクロストリップダイポ
ールアンテナ、11……ボンディング線、12……GaAsチッ
プ、20……接地金属 である。
Claims (1)
- 【請求項１】大口径半導体ウェハー全体が１つの集積回
路として機能するウェハースケール集積回路において、
ウェハー内の距離の離れたブロック間の信号の授受を空
間伝搬するミリ波を介して行うために、アンテナ付きミ
リ波送受信モジュールおよび変復調器が該大口径半導体
ウェハー上に複数設けられていることを特徴とするウェ
ハースケール集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2126160A JP2621577B2 (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | ウェハースケール集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2126160A JP2621577B2 (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | ウェハースケール集積回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0425046A JPH0425046A (ja) | 1992-01-28 |
| JP2621577B2 true JP2621577B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=14928165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2126160A Expired - Fee Related JP2621577B2 (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | ウェハースケール集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621577B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2367691B (en) * | 2000-09-29 | 2005-05-18 | Roke Manor Research | Processor array having sub-function nodes with antennas for radio communication with other sub-function nodes. |
| US7590397B2 (en) | 2003-09-10 | 2009-09-15 | Sony Corporation | Signal processing apparatus and signal processing method, program, and recording medium |
| EP1667227A4 (en) * | 2004-01-28 | 2011-08-03 | Panasonic Corp | MODULE AND ATTACHMENT STRUCTURE THEREWITH |
| JP3841100B2 (ja) | 2004-07-06 | 2006-11-01 | セイコーエプソン株式会社 | 電子装置および無線通信端末 |
| JP4652861B2 (ja) | 2005-03-23 | 2011-03-16 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| JP4652188B2 (ja) * | 2005-09-21 | 2011-03-16 | 三菱電機株式会社 | 高周波モジュール装置 |
| JP5100310B2 (ja) * | 2006-10-31 | 2012-12-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| EP2078263B1 (en) | 2006-10-31 | 2019-06-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. | Semiconductor device |
| JP5556072B2 (ja) * | 2009-01-07 | 2014-07-23 | ソニー株式会社 | 半導体装置、その製造方法、ミリ波誘電体内伝送装置 |
-
1990
- 1990-05-16 JP JP2126160A patent/JP2621577B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0425046A (ja) | 1992-01-28 |
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Legal Events
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