CN101730918A - 超高速信号传送/接收 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于在电子设备之间传送电信号的互连，所述互连包括第一耦合元件，所述第一耦合元件被电磁耦合到并且被紧接并置到第二耦合元件。所述第一耦合元件被安装在具有第一集成电路的第一电子设备上并且被电连接到该具有第一集成电路的第一电子设备。所述第二耦合元件可以被安装在所述第一电子设备上并且被电连接到所述第一电子设备，并且被电连接到位于第二电子设备上的互连，或者所述第二耦合元件可以被安装在所述第二电子设备上并且被电连接到所述第二电子设备。

Description

超高速信号传送/接收
技术领域
本专利文档涉及一种用于在电子设备之间传送电信号的通信链路。
背景技术
集成电路内部或者之间的通信是电子设备的基本属性。这种通信可以包括在层压印刷电路板或类似的衬底材料上或者在芯片本身内的类似或者不同芯片之间的通信。可以使用类似或者不同的技术来制造芯片本身。近来的趋势表明，对于高速通信技术的需求正在增加，并且该需求对于解决更高带宽的需求以及满足设备级和电路级的高速设备的测试来说是至关重要的。除此之外，随着设备的复杂性逐渐增加，需要不断地降低功率消耗，减小尺寸并且降低整个系统成本。这在高速接口和互连领域产生了明显的动力。
近年来，互连技术已经从并行数字发展到基于串行的通信，以能够使用直接连线或者外部转换耦合在吉比特范围内传输数据。传统的串行I/O单元要求ESD(静电放电)保护电路，这会导致较小的能效、速度限制以及更大的焊盘尺寸。而且，在适度的功率预算内，只能在短的数据路径上一致而可靠地传送信号，这使得其易于受到干扰并且受到高速/高频的有限工作范围的限制。可能能够克服该信号限制，但是需要以增加的功率为代价。例如，使用10G以太网串行有线链路，可以达到10G比特/秒。然而，这样的收发机需要高达15瓦特的功率，这不是切实可行的通信方法，除了对于小数量信道的点对点通信。功率消耗是主要的限制因素，其中要求多个I/O信道，因而每一个单独的I/O信道必须满足比所提出的10G标准低许多倍的规定的功率预算。由于用于解决信号劣化的技术而需要大量的功率，该信号劣化随着数据路径的长度增加。数据路径长度及其对信号完整性的影响通常是现有技术方案的主要考虑因素。高速信号通信的示例包括芯片到芯片、芯片到衬底以及板到板或者背板级及其相反过程的数据传输和/或共享。
电子设备之间最通常使用的信号通信方法包括在两个结点之间进行物理、电接触。电信号可以包括DC或者AC信号或者上述二者。互连结点的可选方法包括AC耦合方法，该方法包括电容和电感技术，其中DC分量不适用或者DC分量将增加噪声或者具有一些其它不期望的影响。此外，可以使用光学方法、磁方法或者射频传送/接收来耦合信号。尽管集成电路之间的数字通信是基本的，但是也需要涉及数字和模拟信号的通信。
参照图1a，其示出了集成电路(IC或者芯片)10的传统装置，用于将从芯片10上的第一内部电子专用电路16发送的信号14输入到一个或者多个焊盘112。第一专用电路16可以是输出设备或者是诸如用于接收来自外部源的信号14的接收机的输入设备。信号14可以是数字或者模拟信号。在经由缓冲器18朝向焊盘112传播时，信号14被调节。由二极管20提供静电放电保护(ESD)，该二极管20将ESD电流分流到地或者电源或者其它保护电路。该保护电路意欲在来自与焊盘112电接触的外部源的破坏性能量到达敏感的内部专用电路16之前吸收和分散该破坏性能量。
这种装置10具有局限性。当缓冲器18与焊盘112具有不同的特性时需要补偿。静电放电二极管20及相关联的保护电路具有大量的寄生电容并且因而装置10向信号路径引入了大量电容。随着信号14朝向焊盘112传播，信号能量由寄生电容吸收并且被消散为热量。通常，信号损失的量随着频率而增加。此外，在信号14通过缓冲器18的链传播时，在时间上被延迟。因而提供的补偿和保护降低了来自内部电路和外部焊盘或者在内部电路和外部焊盘之间传输的期望信号14的能量，并且从而降低了远处发送机或者接收机处的可用信号级别。
现有技术的I/O单元涉及使用保护二极管以及无源和有源元件来吸收和衰减破坏性的电压和电流。这些通常涉及加载到该I/O单元的有源结构。例如，已经知道，典型的保护二极管结构具有大约1pF的等效电容。1pF电容在2GHz信号的信号路径中的效应将是每线路88欧姆的有效负载。在差分信令方案中，与50欧姆的典型传送阻抗相比，这将提供44欧姆的等效负载。换句话说，与用于发送有源信号的能量相比，将有更多的能量(在这种情况下)用于克服保护系统的负载，并且因此该信号路径需要附加的放大来补偿信号损失。结果，在我们的这一示例中，系统需要两倍的面积并且消耗两倍的功率。尽管这种情况是一种简化，但是其说明了当前实践涉及的问题。实际上，如果I/O系统要实现更高的数据速率，则该问题更加突出：在两倍频率处，将消耗驱动器能量的大致80％来克服保护电路的负载。
参照图1b，对于传统的装置10，可以使用基本类似的装置来通过焊盘112将信号输入到一个或者多个内部电路24或者输入到用于将信号14传送到外部接收机的输出设备。
公开号为2005/0271147(Dupuis)并且发明名称为“Transformer isolationfor digital power supply”的美国专利中的图16a公开一种转换器装置以在单个组件封装内位置接近的两个集成电路之间提供隔离(Dupuis的图6、15、15a、16和16a)。尽管Dupuis将其描述为高速数据链路，但是Dupuis实际上使用相当于实际数据(信息)速率20倍的RF载波器。
类似地，Lane等人在US 7064442中提出一种使用转换器在单个组件封装内位置接近的两个集成电路之间提供隔离的装置，该转换器位于相同封装的单独电路上。在这种情况下，外部I/O信号直接与有源电子元件交互。只是在有源电子设备处理之后，对于封装内的内部信号才形成和利用变换器/介电隔离。
按照与Lane等人类似的方式，专利号为5,952,849(Haigh)并且发明名称为“Logic isolator with high transient immunity”的美国专利公开一种使用转换器在两个电路之间提供隔离的装置，其中通过在由绕组42耦合的单独而分立的铁芯上的绕组36和42形成转换器38。
按照与Dupuis类似的方式，专利号为7,075,329(Chen等人)并且发明名称为“Signal isolators using micro-transformers”的美国专利公开一种使用转换器在两个电路之间提供个隔离的装置，其中该转换器是单独而分立的组件。在Chen的专利中，标记为“输入”和“输出”的外部I/O焊盘或者信号在转换器隔离发生之前和之后与有源电子设备交互，并且因而具有Dupuis、Lane、Haigh和其他人的缺陷。
H.Ishikuro，N.Miura和T.Kuroda在IEEE 2007通用集成电路会议(Custom Integrated Circuits Conference，CICC)上发表的题为“WidebandInductive-coupling Interface for High-performance Portable System”的文章中示出一种感应耦合系统，其中将芯片设计具有感应元件，使得能够进行直接面对面的芯片到芯片通信。在这种情况下，芯片上的电感是单独的元件并且不与相同IC上集成的第二感应元件组合。该参考文献还示出了单独的线圈用于封装的外侧。在这种情况下，单独制造该线圈并且使该线圈与驱动电子电路导电性交互。
专利号为5,361,277(Grover)并且发明名称为“Method and apparatus forclock distribution and for distributed clock synchronization”的美国专利描述一种系统，其中调整时序以调整发射机和接收机，从而即使利用远端系统也能够获得共同的时间和时钟基准。按照类似的方式，专利号为5,243,703(Farmwald等人)并且发明名称为“Apparatus for synchronously generatingclock signals in a data processing system”以及专利号为5,954,804(Farmwald等人)并且发明名称为“Synchronous memory device having an internalregister”的美国专利描述一种系统，其中通过跟随不同路径的时钟边缘的知识来调整时序。还应该注意到，Grover和Farmwald专利描述了诸如直接连线存储器或者逻辑系统的连线系统，这进一步限制了它们的系统。由于需要限制速度并且增加功率消耗的ESD结构，现有技术中所示出的连线系统是有缺陷的。
专利号为6,882,239(Miller等人)并且发明名称为“Electromagneticallycoupled interconnect system”的美国专利描述一种测试系统中的组件之间的电磁耦合，其中IC被包含在具有单独的电磁(EM)耦合器的封装中。通常，该专利提供松散耦合的信号，其中由于额外的屏蔽，具有至少10dB的衰减以及进一步的损失。Miller等人的目标是接收松散耦合的信号并且局限于测试和测量其它信号的情况，而对这些需要不被扰动的其它信号没有主要干扰。
专利号为7,200,830(Drost等人)并且发明名称为“Enhancedelectrically-aligned proximity communication”的美国专利以及公开号为20060224796(Vigouroux等人)并且发明名称为“Network chip design for gridcommunication”的美国专利申请描述一种用于自描述的“邻近”通信的系统，其中该“邻近”通信是近场电容性耦合以使能通信路径。这些专利文献的目的在于电容性耦合芯片以使能高速通信，并且要求接近紧密的耦合接触以使能用于通信的充足的电容性场交互。
在公开号为20060022336(Franzon等人)并且发明名称为“Microelectronic packages including solder bumps and AC-coupledinterconnect elements”以及公开号为20030100200(Franzon等人)并且发明名称为“Buried solder bumps for AC-coupled microelectronicinterconnects”的美国专利申请中描述了另一种形式的近场互连封装。这些包括焊料凸块以及AC-耦合的互连元件。在专利号为6,885,090(Franzon等人)并且发明名称为“Inductively coupled electrical connectors”以及专利号为6,927,490(Franzon等人)并且发明名称为“Buried solder bumps forAC-coupled microelectronic interconnects”的美国专利中有同样的描述。Franzon封装依赖于单独构建和维持的结构。在6,885,090中，基本要素是保持该结构分离开，这是由于如果触碰则会导电。Franzon申请讨论了具体的封装技术以及互连拓扑焊料柱。
发明内容
下面描述的互连使用微型集成的单片一体接口元件，在下文中将其称为“MIMICE”，该微型集成的单片一体接口元件包括向集成电路提供高速I/O能力的一个或者多个元件，该一个或者多个元件是导电的，绝缘的，电感性的以及电容性的。该MIMICE是互连的基本部件，并且可以形成在单个芯片上或者部分地形成在两个物理上分离的芯片上。出于简化表示为耦合电感器的MIMICE结构是两个半单元元件，例如包含被单片一体构建在IC或者封装或者通信衬底中的电感性+电容性+电导性元件。为了方便，这里的描述中使用术语MIMICE。然而，很明显，其可以被单片一体形成，也可以不被单片一体形成。
在一个实施例中，两个半单元被构建在一个单片一体的IC中，其中一个半单元被连接到内部芯片电路而另一个半单元被连接到IC的焊盘，然后这两个半单元再被连接到外部元件。在其它实施例中，第二半单元可以被连接到包括MIMICE设备本身的中间导体。在其它实施例中，可以将第二半单元配置到衬底设备或者第二IC。
与当前方法相比，MIMICE涉及使用芯片内侧的耦合以降低或者消除对于高速通信的I/O单元内侧的静电放电(ESD)电路结构(现有技术图1a，1b)的需要。这通过在IC的微制造中在诸如导电的，绝缘的，电感性和电容性元件的元件外部构建MIMICE并且与有源IC电路同时构建这些元件来实现。图2a示出了一种应用，其中使用标准IC工艺流来构建所有元件，而不需要如现有技术所需要的单独元件和连接。
该单元的MIMICE I/O单元框架内侧的输入和输出之间的电隔离提供了内在的放电电压保护。由于在输入和输出半单元(或者部件)之间没有直接的电连接，MIMICE的初级(Tx)与次级(Rx)部件之间的隔离间隙对于瞬时电压和差分电压保护来说足够。通过使初级(Tx)与次级(Rx)部件离得更远而增加该初级(Tx)与次级(Rx)部件之间的分隔距离能够实现输入和输出连接之间的附加隔离，例如通过增加分隔Tx与Rx的芯片的层的数量和/或厚度，从而增加隔离阻挡物。该隔离层可以包含二氧化硅，这是半导体设备制造工艺的通常部件。也可以通过在间隙区域中利用除二氧化硅之外的材料来增加隔离。
在当前设备中，ESD电路结构通常引入信号延迟，增加需要的I/O单元尺寸并且同时使I/O单元使用相当大的功率，尤其是在高频或者高数据速率处。实际上，在标准的低功率集成电路中，当前I/O单元速度能力被局限到大致500MHz。使用MIMICE替换具有保护性ESD结构的Tx和Rx能力能够提供更小尺寸，更少功率消耗和相当高的工作速度的优点。可选地，可以使用变换器次级(Rx)处很小的ESD保护电路结构来改善放电电压保护。例如，可以结合MIMICE而包括为通常尺寸1/10的ESD结构以与现有方案相比提供异常的保护级别。
拥有通信的MIMICE方案还能够在不同的频率处在相同的焊盘上同时发送多于一个的信号。由于通过去除ESD负载而实现的降低的信号衰减，MIMICE能够得以实现。为了实现这个，在MIMICE的接收侧使用调整机制以提取信号。
通过使用预强调的技术来确定所传送的波形以补偿由于互连寄生元件导致的信号失真和“拖尾”并且更好地匹配介入通信介质的传送特性，可以改善电路性能。
根据一个实施例，提供一种用于在电子设备之间传送电信号的互连，包括：第一耦合元件，所述第一耦合元件被电磁耦合到并且被紧接并置到第二耦合元件。所述第一耦合元件被安装在并且被电连接到具有第一集成电路的第一电子设备。所述第二耦合元件被安装在并且被电连接具有第二集成电路的第二电子设备。每一个所述第一电子设备和所述第二电子设备具有第一面和第二面，所述第一电子设备的所述第一面紧邻所述第二电子设备的所述第一面。所述第一耦合元件从所述第一电子设备的所述第一面凹陷，使得所述第一耦合元件与所述第二耦合元件通过电介质阻挡物分隔开。
根据另一方面，提供一种在第一电子设备和第二电子设备之间传送电信号的方法，包括如下步骤：提供被电连接到所述第一电子设备的第一耦合元件；提供被电连接到所述第二电子设备的第二耦合元件，所述第二耦合元件被紧接并置到所述第一耦合元件，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件通过电介质阻挡物分隔开；为所述第一电子设备提供被电连接到所述第一耦合元件的耦合设备；并且操作所述耦合设备以利用所述经调制的连续波和超宽带脉冲之一驱动所述第一耦合元件，以使所述第一耦合元件与所述第二耦合元件电磁耦合。
根据另一实施例，提供一种用于在电子设备之间传送电信号的互连，包括：第一耦合元件，所述第一耦合元件被电磁耦合到并且被紧接并置到第二耦合元件。所述第一耦合元件被安装在并且被电连接到具有第一集成电路的第一电子设备。所述第二耦合元件被安装在并且被电连接到具有第二集成电路的第二电子设备。耦合设备被电连接到所述第一耦合元件。所述耦合设备包括数字到超宽带脉冲转换器和RF调制器之一，使得在操作中所述耦合设备利用超宽带脉冲和经调制的RF信号之一来驱动所述第一耦合元件，以使所述第一耦合元件与所述第二耦合元件电磁耦合。
根据另一方面，提供一种在第一电子设备与第二电子设备之间传送电信号的方法，每一个电子设备具有集成电路。所述方法包括如下步骤：在所述第一电子设备上提供第一耦合元件和第二耦合元件，所述第一耦合元件被电连接到所述第一电子设备的所述集成电路，所述第一耦合元件被紧接并置到所述第二耦合元件，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件通过电介质阻挡物分隔开；在所述第二电子设备上提供第三耦合元件和第四耦合元件，所述第四耦合元件被电连接到所述第二电子设备的所述集成电路，所述第三耦合元件被紧接并置到所述第二耦合元件，所述第三耦合元件和所述第四耦合元件通过电介质阻挡物分隔开，所述第三耦合元件被电连接到所述第二耦合元件；向所述第一电子设备的所述集成电路提供被电连接到所述第一耦合元件的耦合设备；并且利用所述耦合设备驱动所述第一耦合元件以使得超宽带脉冲从所述第一耦合元件电磁耦合到所述第二耦合元件，从所述第二耦合元件电传送到所述第三耦合元件，并且从所述第三耦合元件耦合到所述第四耦合元件。
根据另一实施例，提供一种用于在第一电子设备与第二电子设备之间传送电信号的互连，每一个电子设备具有集成电路。所述互连包括位于所述第一电子设备上的第一耦合元件和第二耦合元件。所述第一耦合元件被电连接到所述第一电子设备的所述集成电路。所述第一耦合元件被紧接并置到所述第二耦合元件。所述第一耦合元件与所述第二耦合元件通过电介质阻挡物分隔开。所述互连还包括位于所述第二电子设备上的第三耦合元件和第四耦合元件。所述第四耦合元件被电连接到所述第二电子设备的所述集成电路。所述第三耦合元件被紧接并置到所述第二耦合元件。所述第三耦合元件与所述第四耦合元件通过电介质阻挡物分隔开。所述第三耦合元件被电连接到所述第二耦合元件。存在有包括数字到超宽带脉冲信号转换器的耦合设备。所述耦合设备被电连接到所述第一耦合元件，使得在操作中，所述耦合设备利用超宽带脉冲驱动所述第一耦合元件以使所述第一耦合元件与所述第二耦合元件电磁耦合。
通过下面的描述和权利要求，其它实施例和特征将变得显而易见。
附图说明
通过下面参照附图的描述，本发明的这些和其它特征将变得显而易见，附图只是作为说明目的而非任何方式的限制。在附图中：
图1a，标注有现有技术，是用于信号和数据输入的传统装置的图。
图1b，标注有现有技术，是用于信号和数据输出的传统装置的图。
图2a是具有用于高速信号输出的MIMICE装置的输出单元的图。
图2b是具有用于高速信号输出的MIMICE装置的差分输出单元的图。
图2c是具有用于高速信号输出的MIMICE装置的差分输出单元的另一实施例的图。
图3a是具有用于高速信号输入的非差分MIMICE装置的输入单元的图。
图3b是具有用于高速信号输入的MIMICE装置的差分输入单元的图。
图3c是具有用于高速信号输入的MIMICE装置的差分输入单元的另一实施例的图。
图4是具有用于高速信号输出的MIMICE装置的输出单元的图，其具有用于DC恢复或者用于向MIMICE装置的两侧提供DC信息的模块。
图5a是具有MIMICE装置的输出单元的图，该MIMICE装置具有金属屏蔽。
图5b是具有MIMICE装置的输出单元的图，该MIMICE装置具有接地的金属屏蔽。
图6a是具有用于高速信号输出的MIMICE装置以及用于附加的ESD保护的静电放电(ESD)装置的输出单元的另一实施例的图。
图6b是具有用于高速信号输出的MIMICE装置的输出单元，连接耦合器以及具有用于高速信号接收和重构的MIMICE装置的单独输入单元的实施例的图。
图7a是包括组合的输入和输出能力并且具有MIMICE装置的双向单元的图。
图7b是包括组合的输入和输出能力并且具有MIMICE装置的双向单元的另一实施例的图。
图7c是包括组合的输入和输出能力并且具有MIMICE装置的差分双向单元的图。
图7d是包括组合的输入和输出能力并且具有MIMICE装置的双工(duplex)双向单元的图。
图7e是包括组合的输入和输出能力并且具有MIMICE装置的差分双向单元的另一实施例的图。
图7f是组合包括输入和输出能力并且具有MIMICE装置的双工差分双向单元的图。
图8a示出了包括至少一个MIMICE装置的设备，该至少一个MIMICE装置经由连线互连与具有MIMICE装置的多个其它设备进行通信。
图8b示出了包括至少一个差分MIMICE装置的设备，该至少一个差分MIMICE装置经由互连与具有MIMICE装置的多个其它设备进行通信。
图8c示出了包括至少一个差分MIMICE装置的设备，该至少一个差分MIMICE装置经由互连使用环路连接拓扑与具有MIMICE装置的多个其它设备进行通信。
图9a是具有用于高速信号输入/输出的MIMICE构造的电子电路的垂直截面图。
图9b是表示提供来自一个单片一体的集成电路的大规模并行通信的多个MIMICE单元的图。
图10说明了分层芯片或者单片一体结构的两个示例。
图11a是说明共同衬底上的芯片之间的互连的图。
图11b是说明在共同衬底上的封装中的芯片与封装中的另一芯片之间的互连的图。
图11c是说明封装内的倒装芯片互连以及衬底上的互连的图。
图11d是说明具有与衬底上的焊盘直接电连接的芯片的倒装芯片设计的图。
图11e是使用单片一体上的半单元以及衬底上的半单元在衬底上进行互连并且经由传输线连接的芯片的图。
图11f是使用连线互连进行互连的芯片的图。
图11g是使用单个集成电路上的连线互连进行互连的MIMICE的图。
图12a是使用用于延伸的隔离/保护的填隙(interstitial)设备的示例。
图12b是使用具有无源或者有源内部元件的填隙MIMICE设备以提供信令增强和/或延伸的隔离/保护的示例。
图13a是如何使用封装的IC创建MIMICE设备的半单元的说明。
图13b是如何使用MIMICE设备测试例如硅晶圆上的设备的说明。
图13c是如何使用MIMICE设备测试安装在封装的IC中的设备的说明。
图13d是如何构建MIMICE设备以用于在两个封装设备之间进行通信的说明。
图13e是如何配置MIMICE设备以使能对于IC组件的通信的说明。
图13f是如何配置MIMICE设备以使能多个设备或者IC通信的说明。
图13g是如何配置MIMICE设备以嵌入在衬底中从而使能IC组件之间的通信的说明。
具体实施方式
存在一组关于在芯片或者设备内以及外部使用电感性或者电容性耦合技术以在多个设备之间或者横跨多个技术领域的信号进行通信的现有技术。然而，这些现有技术都不具有这里描述的设备的属性和能力。典型的现有技术方法或者装置涉及分立元件，其组合提供隔离或者通信。典型的替代将可能具有四个诸如变换器或者电容器的分立元件以及到外部变换器或者电容器及其反向的有线连接，被有线连接到另一外部元件并且最终连接到第二IC。这些技术不能集成到一个元件中，并且必须在两个IC或者两个系统之间分配且通常要求单独的封装或者处理。这里的教导可以利用一个工艺来同时构建MIMICE以及传送和接收元件。
本发明的设备是高速输入和/或输出设备，其包括微型集成的单片一体接口元件，在下文中将其称为MIMICE并且在附图中使用附图标记32来表示。应该理解，该设备或者以单片一体的形式创建或者单独创建并且被单片一体地组合。该设备通常具有较低的电容，使用较少的功率，并且能够以比现有技术中的设备更高的速率进行传送。
可以降低电容的一种方式是省去如图1所示的静电放电二极管20。然而，对于传统的装置10，这将由于去除保护暴露于高电压事件而损害所有的电子部件。在单片一体的MIMICE 32设备中，可以使用厚的氧化物(标准微制造元件)来分离半单元。其中一个半单元可能会受到ESD事件的影响，而相应的半单元则由于位于半单元之间的电介质阻挡物而不会受到ESD事件的影响。这样的阻挡物通常是大致1μm厚的氧化物并且能够抵抗千伏等级的ESD，该千伏等级比没有ESD的输入或者输出设备的几个伏特大很多。
由于现代IC中ESD设备及相关联的寄生的存在，上面讨论的现有技术设备具有局限性。这里描述的设备基本上降低了寄生效应并且因而能够以更高的速度工作并且消耗更小的功率。例如，90nm工艺IC可以使用3.3伏特信令从芯片到芯片传送信号。经验法则是这样的信令速度局限于大致200MHz并且消耗大量的功率。当使用许多I/O时，I/O单元消耗的功率将达到集成电路总功率消耗的50％或者更多。利用当前技术，耦合场以所使用的电压和电流为基础。换句话说，本发明的设备能够增加电流(电子流)以及按照补偿较低电源电压的方式增加传送信号的最终的等级。该设备还利用如下事实：可以设置其构成导体的匝数比和耦合，以使得能够在输出线路上有效地向上或者向下调节1伏特电源。因而，该设备不同于并且优于现有技术的电容性“邻近”通信。
现在参照图2到图7g来描述用于具有集成电路主体400的高速信号I/O设备的MIMICE 32的不同实施例。
为了举例说明MIMICE 32的使用，将进行如下描述：在用于高速信号输出的装置30中的使用(图2a到2c，4，5a，5b，6a和6b)；在用于高速信号输入的另一装置130中的使用(图3a到3c)；以及在用于双向高速输入/输出(I/O)的另一装置230中的使用(图7a到7f)。
图8a和8b中说明了在使用MIMICE 32的多个设备之间进行通信的架构。图8c示出了如何在环路系统中配置MIMICE 32，其中一组设备在环路通信系统的一端起作用。该MIMICE 32的应用在多个电路之间提供很高速度的通信网络，该多个电路或者集成在相同的芯片主体中或者集成为单独的芯片或者组合，并且能够与用于同步或分布式时序或者在单独元件之间的主从协调器的技术相耦合。
图9a和图10说明了具有MIMICE 32的设备的分层结构的示例。图9b示出了如何将多个MIMICE 32及其相关的高速I/O电路包括在一个单片一体中以使得能够进行并行形式的通信。
现在将参照图11a到11f来描述包括MIMICE 32的设备如何与相同衬底上的其它设备进行通信。在图11g中，MIMICE的互连是针对相同IC的不同部分的情况。
图12a说明了用于填隙的一组半单元(MIMICE 32)的使用，用于电子元件的增强的隔离，分离和保护。
图2a、2b和2c中说明的高速信号输出单元装置30分别包括输出信号路径110，MIMICE 32以及用于将信号14通信到外部设备的至少一个焊盘112、112a、112b。输出信号路径110包括用于传送输出信号14的专用电路16、信号转换器50。输出信号14起源于第一电路16并且由信号转换器50进行转换。信号转换器50的输出端被电耦合到MIMICE 32的第一半单元32a并且因而被电磁耦合到MIMICE 32的并置的第二半单元32b。MIMICE32的第二半单元32b被电耦合到如图2a所示的焊盘112或者如图2b和2c所示的焊盘112a和112b。出于说明目的，将该半单元表示为电感性元件。第一绕组或者“半单元”32a以及第二绕组或者半单元32b通过电介质隔离介质32z分离。在这里描述的实施例中，应该理解，构成MIMICE 32的两个半单元32a和32b彼此紧接并置，无论它们是在例如图10所示的分离芯片上，还是位于例如图2a所示的相同芯片上。这改善了在它们之间传送信号时的电磁耦合能力。电介质介质可以是在制造电子单片一体设备中使用的几种公知材料之一，例如用于构建单片一体的硅芯片并且具有能够忍受大的电势差的介电常数和厚度的二氧化硅。或者，在实际中，电介质介质可以是空气或者空气与固态介质的组合。
应该注意到，空气或者其它电介质材料可以用作电介质介质并且代替先前描述的二氧化硅，尤其是在使用公知的微制造技术之一以在半单元之间提供精度置换时。诸如阳极键合的微制造技术可以在两个半单元之间进行原子级别的键合，这允许单独制造MIMICE 32半单元并且随后利用电介质隔离以及信号传输的高耦合系数而组合为一个单片一体的元件。或者，可以使用共价化学键合来以分子级别键合材料并且可以按照类似的方式进行使用。
在图2a到图2c中的每一个说明的高速输出装置30中，信号转换器50具有低电容，并且因此与图1中所示的现有技术装置10中的缓冲器链18相比能够导致更小的延迟。然后由通过MIMICE 32的耦合(感应性耦合是说明性示例)在信号转换器50与焊盘112之间传送信号14。通过在MIMICE32一侧处电流的变化而在MIMICE 32另一侧处感应出电流的变化而发生感应性耦合。MIMICE 32一侧处的高电压不会在另一侧感应出高电压，因而存在电压隔离并且因此在MIMICE 32与焊盘112之间不需要静电放电二极管。
参照图2a，用于高速输出的装置30的非差分实施例具有夹置在焊盘112与输出信号路径110之间的MIMICE 32，该输出信号路径110具有至少一个信号转换器50以转换信号14。信号转换器50可以包括诸如缓冲器的简单元件或者诸如连续载波RF调制器或者优选地为超宽带脉冲发生器的更加复杂的元件。出于非限制性的说明目的，所有附图、该描述以及当前设备的如下描述都使用统一的变换器或者耦合电感器的等同物来说明MIMICE 32。对于本领域的普通技术人员来说，很明显，MIMICE 32可以是集成的构成组件的不太复杂的组合以提供高效耦合和高级别ESD保护，同时很小并且使用最小的功率。此外，尽管在下面讨论并且在相应附图中说明的实施例示出了电感器，但是这只是说明的概念。通过MIMICE 32设备实际实现的耦合可以是电磁电容性和电感性耦合的复杂交互。这与“邻近”电容性耦合明显不同。
所示出的MIMICE 32具有到被表示为两个不同标号的地的连接。由于MIMICE 32结构具有电介质隔离，该元件可能连接到不同的地并且工作于不同的电势。这使得能够实现信令等级差别以及增强的信号返回路径。其中一些实施例中的地是共享的，而在其它实施例中，它们是分离的，并且在另外一些实施例中，这些地连接有阻抗以降低地电流的去除效应。MIMICE 32结构给出了附加的设计自由尺寸，这对于严格引线或者严格电介质隔离的方法是不适用的。
参照图2b，高速信号输出装置30具有MIMICE 32和两个焊盘112a、112b的差分实施例。信号转换器50差分地驱动MIMICE 32。例如，使用“H-桥”。差分地驱动MIMICE 32具有几点好处，包括与单端配置相比的在接收机处的改善的电压漂移、有效的功率传送以及改善的共模抑制。或者，参照图2c，可以将MIMICE 32的输出信号路径110侧处的电感性部件连接到该电路的公共信号返回路径。例如，也可以包括到衬底的一个或者多个连接的Vss或者地。
参照图3a到3c，高速输入单元装置130包括至少一个焊盘112，在焊盘112处接收信号，MIMICE 32以及输入信号通路114。焊盘112被电耦合到MIMICE 32的第一半单元32a，并且因而将焊盘112处存在的信号优选地电磁耦合到MIMICE 32的并置的第二半单元32b。MIMICE 32的第二半单元32b被电耦合到输入信号路径114。输入信号路径114具有信号转换器52(优选的是超宽带脉冲接收机，或者可选地为连续载波RF解调器)以及专用电路24。当将一个焊盘112电连接到MIMICE 32的第一半单元32a时，如图3a所示，输入装置130是非差分的。当将两个焊盘112a、112b电连接到MIMICE 32的第一半单元32a时，如图3b和3c所示，装置130是差分的。作为示例，图3c不包括信号转换器52，在信号具有足够的幅值或者应用需要最小的复杂性时，可以不需要信号转换器52。在图2a-3b以及其它附图中，使用信号转换器50来代表“输入”信号转换器，并且使用信号转换器52来代表“输出”信号转换器。然而，应该理解，根据实际情况，如下面所讨论的，任一个信号转换器可以或者用作输入信号转换器或者用作输出信号转换器或者既用作输入信号转换器又用作输出信号转换器。
优选地，这里所描述的结构和方法与连续载波一起使用，或者与超宽带(UWB)脉冲一起使用。术语UWB通常用于描述射频技术，该射频技术可以通过使用大部分的射频频谱而在很低的能量级别处用于短范围的高带宽通信，并且由FCC定义为具有超过小于500MHz或者中心频率的20％的带宽。通常在着眼于传感器数据收集、精度定位和跟踪应用的应用中使用UWB脉冲。在这里描述的设备中，使用UWB脉冲进行超短范围通信。换句话说，使用UWB脉冲来本地传送数据，即，小于用于耦合连接的基本脉冲的波长。
连续载波是RF信号。优选地，使用较高的频率以允许更高的数据速率以及更有效的耦合，例如500MHz或者更大的频率，或者更优选地为1GHz或者更大的频率。可以使用任何公知的调制技术来调制该连续载波，本领域的普通技术人员将意识到，这在实现这里描述的芯片时是实用的。
通过在MIMICE 32的传送半单元中产生信号的耦合设备来产生RF信号或者UWB脉冲，以使两个半单元成为电磁耦合并且因此在分隔它们的电介质阻挡物上传送信息。根据所传送的信号类型以及所使用的调制技术，该耦合设备可以是信号转换器，例如数字到UWB脉冲转换器、调制器、或者执行类似功能的其它设备。其中接收信号的接收半单元也将具有解调器或者信号转换器以重构信号。优选地，半单元将具有大约为0.1或者更大的耦合系数，或者更优选地，具有大约为0.3或者更大的耦合系数。然而，如果耦合系数较低，例如大致0.01，则可以使用本领域中的技术来增加信号强度，例如使用低噪声放大器。
参照图4，MIMICE 32装置30的另一实施例代表在MIMICE 32系统中提供DC恢复的方法。在说明性的示例中，电阻器34具有大的电阻，例如100000欧姆或者更大，其向MIMICE 32的两侧提供DC恢复或者DC信息，同时具有足够大的电阻值以对保护免受ESD以及MIMICE 32概念所提供的保护中潜在的其它损害条件具有最小的负面影响。
MIMICE 32结构和方法提供一种机制，其在不损害基本概念和MIMICE 32架构的优点的情况下可以有利地增加附加的屏蔽和保护。下面的示例说明了向MIMICE 32系统增加屏蔽部件的选择。在图2a到3c中，不存在屏蔽。在图5a和5b中，MIMICE 32架构包括防护不期望的信号的屏蔽36以及在最小化MIMICE 32的输入和输出端口之间的耦合损失的同时增加电介质隔离的一种模块。该工作结构可以包括用于输入、输出、或者输入和输出的组合的模块。可选地，MIMICE 32的结构可以包括接地、浮置接地或者其它保护连接，其中图5a和5b示出了适用选择的示例。
参照图5a，一种选择包括位于MIMICE 32的第一半单元32a与第二半单元32b之间的金属屏蔽36，从而改善屏蔽。如图2a所示，所示的MIMICE32设备具有两个不同的接地连接，根据所期望的接地返回条件，可以将其配置为一个公共的接地或者单独的接地。金属屏蔽不接地。
参照图5b，将第一MIMICE 32半单元32a，第二MIMICE 32半单元32b中的每一个以及金属屏蔽36接地，从而形成缓冲的静电放电保护器。应该意识到，通过在高速输入装置130(未示出)的MIMICE 32中包括金属屏蔽36，可以采取类似的保护措施。在该图中，示出了第三接地连接用于屏蔽。该连接可以可选地如图5a所示处于未连接状态或者共同连接到另一接地或者连接到半单元接地的任意一个。
参照图6a，使用现有技术的设备20a可以提供附加的ESD保护，其中用于ESD保护的设备20a通常比图1a和1b中所示的用于现有技术设备的保护所需的要小。一个示例是具有与MIMICE 32结合的现有技术的1/10或者1/100的保护性ESD，以给出出色的保护同时具有很高的速度和很低的功率。应该意识到，也可以在MIMICE 32的高速输出装置30(未示出)中包括与20a类似的设备。
参照图2a到6a，焊盘112、112a和112b提供连接到相同集成电路或者相同衬底上或者其它衬底上的其它电路或者设备的能力，这将在下面参照图11a到11e进行描述。
参照图6b，两个单独的集成电路主体400分别包含用于传送(例如电路16a)和接收(例如电路16b)的内部电子电路16a和16b，信号转换器50，信号转换器52，MIMICE半单元输出32a和耦合32b，MIMICE半单元输入32b’和耦合32a’，要被传送的信号14d，位于耦合器84中间的信号14e，数据输出14f以及在每一端都具有半单元的单独耦合器84。该图示出了如何使两个芯片与完整的互通信系统相连接。注意到，不需要ESD结构以获得高速通信。还示出了代表性的输入信号14d，位于耦合器84中间的信号14e以及输出信号14f。通过仿真获得的这些信号表明该设备能够支持很高速度的通信。在仿真中，使用1GHz的数据信号。中间信号的检查表明信号中存在很高的容量(在这种情况下是数据传输容量)，处于所代表的1GHz信号的500％的数量级。该实验表明该设备的大数据容量，同时不需要现有技术的实现中使用的RF载波或者其它这样的功率消耗或者复杂系统。
参照图7a到7g，可以使用具有MIMICE 32的装置230来实现集成电路主体400内或者之间的双向通信。
参照图7a，装置230具有耦合到MIMICE 32的第一半单元32a的信号输出路径110和信号输入路径114。从专用电路16输出的信号14经由输出信号路径110耦合到MIMICE 32，并且因此耦合到焊盘112。输出信号路径110包括用于传送输出信号14的专用电路16以及信号转换器50(优选的是超宽带脉冲发生器，或者可选地是连续载波RF调制器)。输出信号14起源于第一电路16并且由信号转换器50进行转换。信号转换器50的输出被电耦合到MIMICE 32的第一半单元32a，并且因而被电磁耦合到MIMICE32的并置的第二半单元32b。MIMICE 32的第二半单元32b被电耦合到如图7a中的焊盘112或者如图7c中的焊盘112a和112b。在焊盘112处进入的信号经由MIMICE 32和输入信号路径114被传送到专用电路24。焊盘112被电耦合到MIMICE 32的第二半单元32b，并且因而焊盘112处存在的信号被优选地电磁耦合到MIMICE 32的并置的第一半单元32a。MIMICE32的第一半单元32a被电耦合到输入信号路径114。输入信号路径114具有信号转换器52(优选地是超宽带脉冲接收机，或者可选的是连续载波RF解调器)以及专用电路24。当将一个焊盘113电连接到MIMICE 32的第二半单元32b时，如图7a所示，输入装置230是非差分的。当将两个焊盘112a、112b电连接到MIMICE 32的第二半单元32b时，如图7c所示，装置230是差分的。
参照图7e，对于双工同时双向通信使用装置230，该装置230具有耦合到MIMICE 32的第一半单元32a的信号输出路径110和信号输入路径114。信号14经由输出信号路径110而被耦合到MIMICE 32并且因而被耦合到焊盘112。输出信号路径110包括用于传送输出信号14的专用电路16以及信号转换器50(优选的是超宽带脉冲发生器，或者可选的是连续载波RF调制器)。输出信号14起源于第一电路16并且由信号转换器50进行转换。信号转换器50的输出被电耦合到MIMICE 32的第一半单元32a并且因而被电磁耦合到MIMICE 32的并置的第二半单元32b。MIMICE 32的第二半单元32b被电耦合到图7e中的焊盘112，或者被电耦合到焊盘112a和112b。在焊盘112处进入的信号经由MIMICE 32和输入信号路径114被传送到专用电路24。焊盘112被电耦合到MIMICE 32的第二半单元32b并且因而在焊盘112处存在的信号被优选地电磁耦合到MIMICE 32的并置的第一半单元32a。MIMICE 32的第一半单元32a被电耦合到输入信号路径114。参照图7d和7f，输入信号路径具有信号转换器52(优选地是超宽带脉冲接收机，或者可选地是连续载波RF解调器)、信号处理元件28a以及专用电路24。信号14的映像(image)14a被电耦合到信号处理元件28a。信号处理元件28a向输入信号路径施加变换。信号处理元件28a优选地执行减法函数，但是也能够执行其他算术或者信号处理函数。在优选的实施例中，信号处理元件28a从接收信号14b中减去映像14a，因而使得专用电路24仅接收到焊盘112的入射信号并且忽略近端传送的信号14。信号处理元件28a的输出被电耦合到专用电路24。当将一个焊盘112电连接到MIMICE 32的第二半单元32b时，如图7d所示，输入装置230是非差分的。当将两个焊盘112a、112b电连接到MIMICE 32的第二半单元32b时，如图7f所示，装置230是差分的。按照这种方式，在MIMICE 32上可以在两个方向上同时执行全双工通信。这使得能够在单个线路或者一对线路上实现同时的双向通信，同时保持MIMICE 32的其它优点，例如保护、高速度、小尺寸和降低的功率消耗。可以按照作为输入或者输出或者在每一侧之间的时间切换的方式来使用在其它的图7a-7c、7g中示出的装置。
参照图7c和7e，装置230具有两个焊盘112a、112b，并且因此是差分I/O单元，从而图7a、7b和7d中所示的装置230是非差分I/O单元。这些图示出了示例MIMICE 32的单端、双端、差分、非差分以及双向方法的不同实现。每一个可以具有尺寸或者速度或者应用到专用应用的一个或者多个优点。例如，一些技术在单端构造中比在其它构造中更容易实现，差分系统具有更高的速度但是对于每一个信号使用两个线路等。这些示例示出了MIMICE 32在不同装置和应用中的灵活性。
参照图8a，设备120可以经由有线链路54与多个其它设备120(x)通信，其中x是从1到n的数。设备120具有传送电路56和接收电路58。设备120处的传送电路56经由一个分支链路54被连线到每一个其它设备120(x)处的接收电路58。类似地，设备120处的接收电路56接收从每一个其它设备120(x)处的传送电路56传送的信号。传送电路56和接收电路58可以被集成到设备120中或者可以是单独的芯片。应该理解，这里的教导可以应用到各种封装和设备，而非局限于单个封装或者封装类型。例如，作为非限制性的，设备120和设备120(x)可以是位于封装部件、印刷电路卡、芯片、衬底、PCB，MEMS器件等中的单片一体的集成电路、多芯片模块或者系统，或者上述的组合。传送电路56和接收电路58可以是单向或者双向的，差分或者单端焊盘信令之一。电路56和58根据这里所包含的教导而结合了构成MIMICE 32的全单元或者半单元。
参照图8b，当一组设备120中的每一个具有由安装在元件56、58处的装置230提供的双向通信能力时，多个所述设备120之间的通信可以是经由有线链路54的双向和全双工模式。在图8b中，元件120可以是芯片、衬底、PCB，MEMS器件等的任意一种，并且元件61可以是先前讨论的单向或者双向差分单元的任意一种。芯片56和58均按照这里包含的教导而包括在每一个元件61中，使得每一个元件61也包括MIMICE 32。
参照图8c，其示出了包括几个MIMICE 32的设备如何使得设备能够沿着单个差分对进行通信，其中所述几个MIMICE 32包括在上述的元件61中。这允许包括在延伸的距离和不同的结点处使用的延伸应用。这可以是例如位于处理单元之间的分布式或者所谓的总线形式的通信，或者是用于这样一种设备的许多应用之一。所示的环路连接拓扑允许多于一个的装置经由互连进行通信并且使用对于信号稳定性和时序的各种公知技术。每一个设备可以被集中或者单独定时并且该领域中的几种技术可以用于补偿更大或者更小的距离以及信号状态。在这种情况下，MIMICE 32允许创建分布式的高速系统，而没有需要每一个结点处的ESD保护的负担。其它技术将要求不得不额外补偿的扩展ESD和缓冲。这样的补偿要求更大的功率并且引入必须被进一步补偿的损害，因而MIMICE 32对应用和实现实现了双倍益处。
图9a和图10说明了MIMICE 32的构建侧视图，MIMICE 32可以被结合到装置30，装置130和装置230，现在将描述其示例。图10还示出了叠置的双绝缘MIMICE 32。地连接可以被接地、浮置或者连线到ESD保护以最大化速度保护或者其它参数。图10还示出了MIMICE 32构造到单片一体的主体400中的单片一体特性。从图10中应该理解，一个或者多个半单元32a和32b可以从邻近其它电子设备的与其相关联并且与其通信的电子设备的面凹陷。术语“凹陷”用于描述半单元被嵌入在电子设备中或者位于腔内，例如如果该半单元被单片一体形成。尽管该半单元是凹陷的，但是由于半单元的高度，其外表面可以仍然与电子设备的表面平齐。也可以通过将固态电介质材料层放置在半单元上方而嵌入该半单元。
应该注意到，MIMICE 32的优选实施例具有平面的并且类似二维的结构，其与IC制造相兼容，并且不是现有通信互连技术的线圈、电容、绕组、铁芯、互连的单独且分立的部件构成。
图9a示出了具有一个或者多个I/O装置30、130、230的芯片12上的分层结构的图示。参照图9a，芯片12包括其上键合有多个层74的基底72。位于层74中的有源电子部件和电绝缘体是芯片12的工作部件。芯片12被支撑在衬底82上。在该图示中，示出了第一半单元76和第二半单元78a。从该图示中可以看出，可以将集成电路的元件定位在所示出的半单元76和78a下方。这在例如半单元76和78a是导体时是有利的，其会占据芯片12上相对大量的区域。
图9a还说明了可以将有源电路74a放置在MIMICE和连接元件76、78a、78b、112下方。这是关键特征，因为完全在MIMICE结构下方，该结构可以被制造得非常小。在该图示中，诸如焊盘112的元件可以按照非干扰的方式凹陷，避免了与元件76和78a的电接触，并且被嵌入在结构12中。这提供了到外部元件和结构或者诸如元件78b的随后的MIMICE附加结构的电隔离。
由于第一半单元76和第二半单元78a彼此平行，紧邻或者并置，在它们之间具有强的通信。当电部件位于芯片12的叠置的层74中时，对表面区域的要求降低到所有部件都位于一个或者多个层中的设备。其中，部件是导电焊盘112，通常是金属。在本申请中，如图2a到7g所示，当金属焊盘112和第一半单元76都是输入装置，输出装置或者输入/输出装置的部件时，它们进行电通信。可选地，金属焊盘112可以用作硬连线连接到安装在与芯片12相同的衬底82上的其它芯片或者电子部件的附接。
参照图9b，由于所说明的设计的小尺寸和低功率，可以将多个MIMICE32单元放置在单个单片一体的IC上，而不会产生限制现有技术中的技术应用的更高热量产生和电源限制。这里讨论的原理使得能够进行大规模并行的操作，而不会在驱动保护电容或者其它电路上浪费能量。该原理使得能够进行优选的阻抗匹配，这与现有技术相比也增加了能效。
参照图10，在一个示例中，通过一个或者多个电介质层32z分隔输出装置30、输入装置130或者输入/输出装置230之一的输入结构和输出结构。在第二示例中，将两个额外层夹置在输入层和输出之间：屏蔽结构36和附加的电介质层32z，以确保电路的各自部件与屏蔽36彼此电绝缘。尽管在该示例中屏蔽被接地，但是可以根据需要将其连接到其它结构。表示为“耦合电感器”的MIMICE 32结构由包含单片一体地构建在IC主体400中的电感性，电容性和电导性元件的两个半单元元件32a，32b构成。一个半单元连接到内部芯片电路而另一个半单元连接到位于IC主体400外部的焊盘。因而，在与该半单元相关联的任一个封装中的内部有源电子部件不会直接暴露于外部I/O信号或者应力。如在下面将要讨论的，这种设计使得两个封装能够被分隔开距离32d，同时仍然按照受保护的、高速的以及有效的方式进行通信。电介质隔离32z支撑隔离和保护，而设计两个半单元32a、32b的耦合为对于高速信令目的优先。此外，分隔距离32d的电介质隔离还增加了隔离和保护。如果应用允许，可以按照非单片一体的方式构建MIMICE 32。关于设备是单片一体的讨论是优选实施例，但是对于本领域的普通技术人员来说并且基于这里的讨论，其它设计也是显而易见的。分隔两个半单元用于测试的应用是一种这样的附加应用。
参照图11a到11g，焊盘112可以经由连接84与其它电子部件电通信，连接84选自经由焊盘112处的MIMICE或者半单元(未示出)的硬连线连接和通信链路。例如，当将芯片12上的焊盘112附接到诸如层叠的印刷电路板82的衬底82时，其与相同衬底上的其它芯片通信。衬底82可以是单层或者多层的层叠材料、硅材料、陶瓷材料、聚合物材料或者用于支撑和对电子电路进行互连的其它刚性或者柔性材料之一。附图说明了诸如板上芯片、封装上芯片、层叠封装、板上封装、系统级封装以及集成的无源设备的微电子封装的非限制示例。
装置30、130和230的类似或者不同实施例可以被安装在处于通信中的单独芯片12上。例如，如图11a和11b所示，第一芯片56和第二芯片58可以被安装在相同衬底上。可选地，该构造可以是倒装芯片或者层叠芯片(图11c)。
参照图11a，第一芯片56和第二芯片58中的每一个具有至少一个焊盘112。衬底82具有通过引线连接84互连以传送电信号的至少两个焊盘112。芯片56、58之一上的每一个焊盘112被引线键合86到衬底82上的焊盘112之一，从而互连第一芯片56和第二芯片58。可选地，引线键合86可以被从芯片56上的焊盘112直接连接到芯片58上的焊盘112，从而旁路衬底82上的引线连接84。
参照图11b，类似地，层叠芯片组合的焊盘112经由引线键合86通信。在该说明性示例中，第一芯片56和第二芯片58被电连接到嵌入在衬底82中的连接92，所述连接92本身被电连接到引线连接84。
参照图11c和11d，当第一芯片56和第二芯片58中的一个或者两个相对于衬底82“倒装芯片”取向时，每一个倒装芯片56、58具有至少一个焊料球或者柱88。图11c说明了与安装在衬底82上的电连接器80进行通信的芯片56、58。可选地，电连接器80可以是封装、插座、间隔体或者其它空间变换器。图11d示出了通过安装在通过引线连接84互连的衬底82上的焊盘112而直接通信的芯片56、58。通过焊盘112与焊料球或者柱88之间的导电接触来实现到衬底82上的焊盘112的电连接。注意到为了清楚起见，图11d中故意省略了衬底82与芯片56和58之间的附加接触。
参照图11e，第一芯片56和第二芯片58中的任一个或者两个可以具有用于传送/接收信号的第一半单元90。衬底82具有通过引线连接84进行互连的匹配的第二半单元92。经由邻近第一芯片56的第一半单元90而从第一芯片56传送的信号被耦合到相应的第二半单元92，沿着引线连接84被传送到邻近第二芯片56的第二半单元92，在这里该信号被耦合到位于第二芯片或者设备58上的第一半单元90。如图12a所示，优选地，第二半单元92和引线互连84被嵌入在衬底82中，然而互连84可以形成在衬底82的表面上或者安装到衬底82的表面。可选地，可以使用焊球来倒装芯片安装第一芯片56或者第二芯片58或者二者的组合。这种技术将在芯片56和58与衬底82之间引入隔离，从而引入第一半单元90与第二半单元92之间的另一电介质阻挡物(优选地是空气，但是也可以是其它气体、固体或者被排空或密封在真空中)。
参照图11f，焊盘112经由引线连接而与其它电子部件进行电通信，使得芯片56和58能够彼此分隔开大的距离，例如印刷电路板上的封装芯片或单独的印刷电路板上的封装芯片。在这里，MIMICE 32设备允许芯片之间的隔离以及增强的通信。在这种情况下，利用引线通信链路每一端处的MIMICE 32，芯片之间存在两个隔离保护阻挡物。这允许每一端相对于另一端而浮置在不同的电势处，并且进一步允许每一个芯片工作在不同的电源电压电平。这可以在诸如引线或者同轴或者传送线连接的长距离上进行。该双重隔离提供了防竞争保护，该竞争通常会禁止或者限制其它系统中的通信。在该示例中，两个芯片可以位于不同的卡上并且在导电背板或者带状电缆上进行通信。
参照图11g，在该说明中，经由内部连接而与其它电子部件进行电通信，使得内部发射机和接收机功能56和58能够处于很大的距离或者是单个IC主体400内的单独功能。在这里，MIMICE 32和半单元32a设备允许芯片之间的隔离和增强的通信。在这种情况下，利用位于内部引线通信链路84每一端处的MIMICE 32，在一个IC内的功能之间存在隔离保护阻挡物。这允许每一端和中间通信引线分别工作在不同的电压处并且因而免受彼此的干扰。
图12a是使用填隙元件320代替其它附图中的元件32用于增强耦合和/或延伸保护的说明示例。图12a示出了使用包括位于MIMICE 32结构的主元件32a和次元件32b之间的两个半单元320a、320b的填隙元件在输入和输出之间创建多层隔离用于延伸的ESD保护的方法。半单元320a和320b可以位于与半单元32a和32b分离的芯片或者衬底上。可选地，半单元320a和320b可以与半单元32a和32b位于相同的芯片主体上。
该构造的优点是其通过使用两个电介质界面32z代替图2a中所示的一个而提供比单个元件(包括两个半单元32a、32b)高出100％的增强保护。可以根据需要设计其间的额外填隙元件320a、320b以隔离输入和输出信号。可选地，填隙单元或者半单元可以用在多个掩模层上以进行延伸隔离。可以对多个MIMICE进行串联连接以增加电介质隔离和ESD保护级别，而不需要有源ESD结构。此外，可以垂直堆叠或者横向放置MIMICE，或者按照堆叠和横向放置组合的方式来放置MIMICE。
填隙单元还允许进一步的阻抗匹配以将内部信号优化地匹配到外部信号。例如，如果输出缓冲器具有5欧姆的阻抗并且外部链路需要100欧姆以进行良好的阻抗匹配，则需要5∶100或者1∶20的变换。使用该形式的MIMICE 32以允许两个阻抗变换是有利的，其中一个位于半单元32a和320a之间，而第二个位于半单元320b和32b之间。一个示例可以是1∶4和1∶5的耦合比，给出1∶(4×5)或者1∶20的总阻抗变换，提供理想的阻抗匹配。可选地，可以将中心耦合半单元320a和320b连接到地或者其它浪涌保护电路以提供对IC内部电路的附加保护。
例如，在作为图12a的示例实现的图11e中，优选地，经由第一半单元90和第二半单元92传送的信号是使用少量能量的信号。微脉冲信号是说明性的一种，其可以与MIMICE 32设备一起使用。当传送更广泛的信号时，使用更大量的能量，并且因此在第一专用电路16和焊盘112以及其间的所有电互连中产生更大量的热量。当信号14(图7a到7f)是微脉冲信号时，会消耗相当少的能量并且产生相当少的热量。应该意识到，不同的微脉冲信号14可以沿着所有通信线以相反方向传输，这允许全双工。
图12b示出了如何通过使用填隙设备来增强半单元以增强信号质量或者提供进一步的保护。在该图中，元件330可以由有源或者无源元件构成，其能够进一步增强信号。一个示例是使元件330成为进入边缘元件32a的信号的中继器。无源元件的示例是单片一体的电感性或者电容性元件以执行滤波来增强期望的信号并且降低不期望的信号。本领域的普通技术人员将在现实世界应用中发现对于许多条件的很大实用性方面。元件330可以使用无源或者半有源设备用于改善的延伸隔离/保护，该无源或者半有源设备例如是对期望信号具有低影响的半导体钳。
由于利用MIMICE 32设备可能的增强的通信，可以在几个领域中设计应用。一个示例是使用MIMICE 32接口进行IC的生产和测试，其中在测试高速信号的互连之后进一步使用该MIMICE 32设备。按照这种方式，MIMICE 32设备可以用于故意的访问以及随后的通信，而不需要单独的通信信道。这在图13a中示出，其中通过增加用于(terminate for)不同目的的不同半单元，MIMICE 32的半单元用于片上或者晶圆上的测试并且随后用于芯片到芯片的通信。
图13a示出了对于具有外部连接522和内部封装连接521的IC 501的封装520。还示出了封装520中的开口腔520a，其是经常用于使能诸如要放置在该IC与其外部连接之间的引线键合的内部连接的标准技术。在该说明中，由于引线键合是公知的技术，因此没有示出。所示出的是MIMICE 32技术能够与其它封装技术一起使用，例如引线框或者陶瓷载体。在这种情况下，将内部连接表示为倒装芯片焊球或者热压缩互连521。在该说明中暴露了MIMICE 32设备的半单元32a。在这种情况下，它们适用于访问和通信以在包装，最终加盖或者圆顶封装之前测试封装的设备。提供到封装设备的访问以进行测试和通信对于MIMICE 32技术是有利的。可以完成全单元以临时用于测试或者持久用于到其它设备的通信。
图13b示出了如何将分离的半单元MIMICE用于测试晶圆形式500的设备501和到该设备501的通信。设备501是位于晶圆500上的单独IC，而半单元气隙32z被示出位于连接到通信或者测试仪器510的320c半单元之间。在MIMICE 32设备的该应用中，它们在用于部分或者完全制造的晶圆和设备的制造测试和组装的最早阶段中使用。应该注意到，本领域中存在几种公知技术来允许将32z的隔离制造得任意小，使得其性能实际上与包括仅用于测试阶段的临时电介质的单片一体设备的性能相同。应该注意到，硅晶圆是用于说明目的的一个示例，并且也可以按照类似的方式使用诸如设备的组件或者面板的其它设备。位于层叠或者框架上的IC的面板是能够利用MIMICE 32概念的一个示例。而且，尽管图13b示出了单头设备，但是应该意识到，也可以按照并行或者多路复用的方式执行相同的应用，从而使得能够执行并行通信或者测试。
图13c示出了没有安装盖子并且其中插入有用于测试的半单元MIMICE 32设备320c的封装520 IC 501。这是表示MIMICE 32设备如何用于测试安装在封装IC中的设备的一个说明。测试仪器或者测试仪510通过半单元32b连接到IC 501半单元32a。在该说明中还示出了表示为焊球的内部和外部电封装连接521、522。在MIMICE 32概念的该说明性应用中，结合有高速通信的隔离的优势是有用的。
图13d示出了与MIMICE 32接口320进行互连以使能芯片到芯片通信的两个IC。在这种情况下，在测试之后，可以使用用于测试芯片到芯片通信的相同接口。上部图示示出了封装IC 520以及在两个IC之间形成MIMICE 32互连320的内部IC 501和隔离/电介质间隙或者阻挡物32z。下部图示示出了完好封装的两芯片系统。可以使用几个公知的制造技术之一来根据应用的需要密封该系统。圆顶封装或者真空回填是产业中公知的两种技术。按照这种方式，使用MIMICE 32方法可以将多个内部芯片方案聚合在一起以产生更大的性能和实用性。一个示例是使与MIMICE 32装置连接的微处理器芯片成为存储器芯片。MIMICE 32技术的高速度和低功率将使这样的产品和系统具有多个优点。
图13e是表示不同封装技术的两个设备501如何与MIMICE 32设备连接的图示。在MIMICE 32技术的该应用中，设备501是以倒装芯片形式键合到载体或者衬底530的裸片。在这种情况下，在所说明的示例中，在裸IC 501上制造MIMICE 32半单元32a并且通过微焊球或者柱521被以倒装安装在或者键合到衬底。按照这种方式能够获得很高密度的封装并且如图13e所示可以将MIMICE 32用于芯片到芯片通信。在这种情况下，将MIMICE 32互连32b表示为衬底530的一部分或者构建在衬底530上。为了详细说明示出了半单元32a、32b和电介质间隙32z，但是并非按照尺寸示出。上述的电介质间隙可以通过各种电介质材料制成并且使用微制造技术进行控制。使用该技术能够高密度地放置多个管芯并且MIMICE 32技术允许设备之间的近距离通信，该近距离通信否则会受到空间、速度和功耗考虑的限制。
图13f示出了利用多个MIMICE 320和32进行互连的多个IC 501。该图示示出了对于诸如系统级封装(SIP)或者多处理器系统应用采用全互连拓扑方式的四个芯片或者IC的平面图。还示出了表示该技术产生系统级封装的潜在优势的封装轮廓501a。由于外部信号连接或者最终封装填充是公知的技术和方案，因此在图中没有示出。
在该图示中，每一个IC 501能够经由直接MIMICE 32使能的通信路径彼此进行通信。低功率和高速度的优点使得其对于多芯片系统的多个方面都很突出，而不仅仅是否则会限制多芯片设计的功率需求。通过不必支持ESD结构等等的先前描述的功率节约允许类似这样的系统超出先前的限制。利用这些教导，本领域的技术人员将会设想包括具有组合在一个系统中的具有高速微处理器存储器等的多系统设计的其它应用。
图13g示出了如何将MIMICE 32结构嵌入到衬底中以有助于两个或者多个集成电路之间的通信。在这种情况下，该图示示出了如何配置MIMICE32设备以嵌入到衬底中从而能够在IC组件之间进行通信。如图12b中元件330所示出的，几个公知的衬底技术能够适应MIMICE 32以及增强。诸如印刷电路板(PCB)、多芯片模块(MCM)、陶瓷衬底、无源集成电路衬底(PICS)、重分布芯片/电路封装(RCP)等的衬底技术是MIMICE 32技术和装置的技术和应用。在图13g中，将图13e中的元件(32b，320，530)集成到衬底530a中，这可以使用几个公知的技术实现。
与装置10例示的标准方案相比，上面通过示例装置30、装置130以及装置230表示的MIMICE 32装置的每一个实施例具有如下几个优点。
现有技术和标准实践装置10：
●具有高电容，
●需要大功率以放大和传送信号14，
●信号14传送具有低速度，
●在信号14的传送中产生延迟，以及
●装置10的部件之和需要大的面积
相比而言，由于装置30、装置130以及装置230的每一个实施例都没有静电放电二极管，并且由于信号转换器50具有低电容，装置30、装置130以及装置230的每一个：
●与现有技术装置10相比具有更低的总电容，
●与现有技术装置10相比具有更高的速度，
●允许数据传输到焊盘112或来自焊盘112的数据传输的很高速率，
●具有更高的耦合系数，
●到/来自焊盘112的传送信号14需要更少的功率，并且因此
●比现有技术装置10产生更少的热量，
●具有低的面积需求，
●能够传送/接收具有宽范围频率的信号，并且尤其是在与现有技术装置10相比时在传送/接收高频信号时具有更好的能力，
●在电路之间进行电隔离，
●能够利用不同的电源或者不同的电压或者不同的接地电势或者其组合来对芯片供电；以及
●改善的信号完整性。
与需要特定的数据传送技术的一些现有技术相比，另一优点在于上述设备能够与诸如时钟和数据编码、锁相环或者甚至简单的接收数据阈值的公知标准技术一起使用，以实现很高的数据速率和速度。
在使能充足信号用于稳健数据传输方面，上述实施例中的信号耦合在数量和质量上都增强超出了现有技术中描述的松散电磁耦合。此外，通过紧密接近来实现耦合，并且实际上，在一个示例性实施例中该耦合是单片一体的，并且在另一实施例中该耦合是接近单片一体的结构，而不是依赖几个离散的部件和结构从而实现松或弱的电磁耦合。
在一个实施例中，该教导的目的在于耦合和创建强的信号和强的耦合以增强信令能力，并且提供优选高速的通信用于信号传输、数据传输以及任何数量的其它专门应用。
因而，上述教导可以有利地用于集成电路和相关电路之间比使用现有技术系统所达到的更加快速的通信。这些应用包括用于诸如以太网控制器和微处理器的串行和并行需求和标准的通信，以及在现场可编程门阵列(FPGA)、微处理器、存储器设备、数字信号处理器、DRAM等的任意组合之间的通信。
上述设备的各种应用并非局限于在前面和下面的描述中提到的或者在附图中示出的详细结构和部件设置。也可以存在其它实施例并且可以按照各种方式来实施或者执行。而且，这里使用的语言和术语出于描述目的并且不应该被认为是限制性的。这里的“包括”、“包含”或者“具有”、“含有”、“涉及”及其变型的使用意味着在之前和之后所列出的项目及其等同物以及附加的项目。由冠词“一个”限定的元件并不排除存在多于一个元件的可能性，除非上下文中清楚地要求了存在一个并且只有一个元件。
下面的权利要求应该被理解为包括上述具体描述和说明的，概念上等同的以及能够明显代替的。本领域的普通技术人员将意识到，在不偏离权利要求的范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改和变型。所说明的实施例只是作为示例阐述，而不应该被用来限制本发明。应该理解，在下面权利要求的范围内，可以按照除已经具体说明和描述的其它方式来实践本发明。

Claims (64)

1.一种用于在电子设备之间传送电信号的互连，包括：
第一耦合元件，所述第一耦合元件被电磁耦合到并且被紧接并置到第二耦合元件；
所述第一耦合元件被安装在具有第一集成电路的第一电子设备上并且被电连接到该具有第一集成电路的第一电子设备，并且所述第二耦合元件被安装在具有第二集成电路的第二电子设备上并且被电连接到该具有第二集成电路的第二电子设备，每一个所述第一电子设备和所述第二电子设备具有第一面和第二面，所述第一电子设备的所述第一面紧邻所述第二电子设备的所述第一面；并且
所述第一耦合元件从所述第一电子设备的所述第一面凹陷，使得所述第一耦合元件与所述第二耦合元件通过电介质阻挡物分隔开。
2.如权利要求1所述的互连，其中，所述电介质阻挡物包括固态电介质材料和空气中的至少一种。
3.如权利要求1所述的互连，其中，所述电介质阻挡物包括用于屏蔽外部信号的屏蔽部件。
4.如权利要求1所述的互连，其中，所述第一耦合元件被嵌入在相应的电子设备中。
5.如权利要求1所述的互连，其中，所述第二耦合元件从所述第二电子设备的所述第一面凹陷。
6.如权利要求1所述的互连，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的至少一个被单片一体地形成在相应的电子设备中。
7.如权利要求1所述的互连，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的至少一个被连接到信号转换器。
8.如权利要求7所述的互连，其中，所述信号转换器包括RF载波到数字调制器、RF载波到数字解调器以及超宽带脉冲到数字转换器中的一个。
9.如权利要求1所述的互连，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的至少一个被连接到相应的集成电路中的差分输入或者差分输出。
10.如权利要求1所述的互连，还包括第三耦合元件，所述第三耦合元件被电磁耦合到并且被紧接并置到第四耦合元件，所述第三耦合元件被电连接到所述第二耦合元件，使得所述第二耦合元件和所述第三耦合元件是填隙元件。
11.如权利要求1所述的互连，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件被连接到允许双向通信的相应的集成电路中的部件。
12.如权利要求1所述的互连，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件通过高于100000欧姆的电阻连接，以提供DC恢复。
13.如权利要求1所述的互连，其中，所述电子设备中的至少一个的所述集成电路至少部分地定位于所述第二面与相应的耦合元件之间。
14.如权利要求1所述的互连，其中，所述第一电子设备和所述第二电子设备被安装到公共基板。
15.如权利要求1所述的互连，其中，所述第一电子设备和所述第二电子设备中的至少一个被安装到可移动基板。
16.一种在第一电子设备和第二电子设备之间传送电信号的方法，包括如下步骤：
提供被电连接到所述第一电子设备的第一耦合元件，
提供被电连接到所述第二电子设备的第二耦合元件，所述第二耦合元件被紧接并置到所述第一耦合元件，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件通过电介质阻挡物分隔开；
为所述第一电子设备提供被电连接到所述第一耦合元件的耦合设备；
操作所述耦合设备以利用经调制的连续波和超宽带脉冲之一驱动所述第一耦合元件，以使所述第一耦合元件与所述第二耦合元件电磁耦合。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述经调制的连续波具有足够以至少0.01的耦合系数使所述第一耦合元件与所述第二耦合元件电磁耦合的频率，或者所述超宽带脉冲具有足够以至少0.01的耦合系数使所述第一耦合元件与所述第二耦合元件电磁耦合的频率含量。
18.如权利要求16所述的方法，其中，所述经调制的连续波具有足够以至少0.1的耦合系数使所述第一耦合元件与所述第二耦合元件电磁耦合的频率，或者所述超宽带脉冲具有足够以至少0.1的耦合系数使所述第一耦合元件与所述第二耦合元件电磁耦合的频率含量。
19.如权利要求16所述的方法，其中，所述经调制的连续波具有足够以至少0.3的耦合系数使所述第一耦合元件与所述第二耦合元件电磁耦合的频率，或者所述超宽带脉冲具有足够以至少0.3的耦合系数使所述第一耦合元件与所述第二耦合元件电磁耦合的频率含量。
20.如权利要求16所述的方法，其中，所述耦合设备是信号转换器。
21.如权利要求16所述的方法，其中，所述耦合设备是调制器。
22.如权利要求16所述的方法，其中，所述第二电子设备包括被电连接到所述第二耦合元件的耦合设备，并且所述第一耦合元件和所述第二耦合元件被连接到允许双向通信的相应的集成电路中的部件。
23.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的至少一个被单片一体地形成在相应的电子设备上。
24.如权利要求16所述的方法，其中，所述电介质阻挡物包括固态电介质材料或者空气中的至少一种。
25.如权利要求16所述的方法，其中，所述电介质阻挡物包括用于屏蔽外部信号的屏蔽部件。
26.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的至少一个被嵌入在相应的电子设备中。
27.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的至少一个被连接到相应的集成电路中的差分输入或者差分输出。
28.如权利要求16所述的方法，还包括第三耦合元件，所述第三耦合元件被电磁耦合到并且被紧接并置到第四耦合元件，所述第三耦合元件被电连接到所述第二耦合元件，使得所述第二耦合元件和所述第三耦合元件是填隙元件。
29.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件通过高于100000欧姆的电阻连接，以提供DC恢复。
30.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一电子设备和所述第二电子设备被安装在公共基板上。
31.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一电子设备和所述第二电子设备中的至少一个被安装到可移动基板。
32.如权利要求31所述的方法，还包括如下步骤：
移动所述可移动基板，使得所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的至少一个被紧接并置到附加电子设备的附加耦合元件；以及
将所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的所述至少一个电磁耦合到所述附加耦合元件。
33.一种用于在电子设备之间传送电信号的互连，包括：
第一耦合元件，所述第一耦合元件被电磁耦合到并且被紧接并置到第二耦合元件；
所述第一耦合元件被安装在具有第一集成电路的第一电子设备上并且被电连接到该具有第一集成电路的第一电子设备，并且所述第二耦合元件被安装在具有第二集成电路的第二电子设备上并且被电连接到该具有第二集成电路的第二电子设备；以及
被电连接到所述第一耦合元件的耦合设备，所述耦合设备包括数字到超宽带脉冲转换器和RF调制器之一，使得在操作中所述耦合设备利用超宽带脉冲和经调制的RF信号之一驱动所述第一耦合元件，以使所述第一耦合元件与所述第二耦合元件电磁耦合。
34.如权利要求33所述的互连，其中，所述第二电子设备包括被电连接到所述第二耦合元件的耦合设备，所述耦合设备包括超宽带脉冲到数字转换器和RF解调器之一。
35.如权利要求34所述的互连，其中，所述第一电子设备的所述耦合设备包括RF调制器和RF解调器，并且所述第二电子设备的所述耦合设备包括RF调制器和RF解调器，使得所述第一耦合元件和所述第二耦合元件允许双向通信。
36.如权利要求34所述的互连，其中，所述第一电子设备的所述耦合设备包括数字到超宽带脉冲转换器和超宽带脉冲到数字转换器，并且所述第二电子设备的所述耦合设备包括数字到超宽带脉冲转换器和超宽带脉冲到数字转换器，使得所述第一耦合元件和所述第二耦合元件允许双向通信。
37.如权利要求33所述的互连，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的至少一个被单片一体地形成在相应的电子设备上。
38.如权利要求33所述的互连，其中，所述电介质阻挡物包括固态电介质材料或者空气中的至少一种。
39.如权利要求33所述的互连，其中，所述电介质阻挡物包括用于屏蔽外部信号的屏蔽部件。
40.如权利要求33所述的互连，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的至少一个被嵌入在相应的电子设备中。
41.如权利要求33所述的互连，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的至少一个被连接到相应的集成电路中的差分输入或者差分输出。
42.如权利要求33所述的互连，还包括第三耦合元件，所述第三耦合元件被电磁耦合到并且被紧接并置到第四耦合元件，所述第三耦合元件被电连接到所述第二耦合元件，使得所述第二耦合元件和所述第三耦合元件是填隙元件。
43.如权利要求33所述的互连，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件通过高于100000欧姆的电阻连接，以提供DC恢复。
44.如权利要求33所述的互连，其中，所述电子设备中的至少一个的所述集成电路至少部分地定位于所述第二面与相应的耦合元件之间。
45.权利要求33所述的互连，还包括多于一个的附加电子设备，每一个附加电子设备包括第三耦合元件和第四耦合元件，所述第四耦合元件被电连接到所述第二电子设备的集成电路，所述第三耦合元件被紧接并置到所述第四耦合元件，所述第三耦合元件和所述第四耦合元件通过电介质阻挡物分隔开，所述第一电子设备的所述第二耦合元件被电连接到多于一个的第三耦合元件。
46.一种在第一电子设备与第二电子设备之间传送电信号的方法，每一个电子设备都具有集成电路，所述方法包括如下步骤：
在所述第一电子设备上提供第一耦合元件和第二耦合元件，所述第一耦合元件被电连接到所述第一电子设备的所述集成电路，所述第一耦合元件被紧接并置到所述第二耦合元件，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件通过电介质阻挡物分隔开；
在所述第二电子设备上提供第三耦合元件和第四耦合元件，所述第四耦合元件被电连接到所述第二电子设备的所述集成电路，所述第三耦合元件被紧接并置到所述第四耦合元件，所述第三耦合元件和所述第四耦合元件通过电介质阻挡物分隔开，所述第三耦合元件被电连接到所述第二耦合元件；
向所述第一电子设备的所述集成电路提供被电连接到所述第一耦合元件的耦合设备；
利用所述耦合设备驱动所述第一耦合元件使得超宽带脉冲从所述第一耦合元件电磁耦合到所述第二耦合元件，从所述第二耦合元件电耦合到所述第三耦合元件，并且从所述第三耦合元件电磁耦合到所述第四耦合元件。
47.如权利要求46所述的方法，其中，所述第一电子设备的所述耦合设备包括数字到超宽带脉冲信号转换器。
48.如权利要求47所述的方法，其中，所述第二电子设备包括耦合设备，所述耦合设备包括超宽带脉冲信号到数字转换器。
49.如权利要求48所述的方法，其中，所述第一电子设备的所述耦合设备包括数字到超宽带脉冲转换器和超宽带脉冲到数字转换器，并且所述第二电子设备的所述耦合元件包括数字到超宽带脉冲转换器和超宽带脉冲到数字转换器，使得所述第一耦合元件和所述第二耦合元件允许双向通信。
50.如权利要求46所述的方法，其中，所述第二电子设备包括被电连接到所述第四耦合元件的耦合设备，并且所述第一耦合元件和所述第四耦合元件中的每一个被连接到允许双向通信的相应的集成电路中的部件。
51.如权利要求46所述的方法，其中，所述耦合元件中的至少一个被单片一体地形成在相应的电子设备上。
52.如权利要求46所述的方法，其中，所述电介质阻挡物包括固态电介质材料或者空气。
53.如权利要求46所述的方法，其中，所述电介质阻挡物包括用于屏蔽外部信号的屏蔽部件。
54.如权利要求46所述的方法，其中，所述第一耦合元件和所述第四耦合元件中的至少一个被连接到相应的集成电路中的差分输入或者差分输出。
55.如权利要求46所述的方法，还包括多于一个的第二电子设备，所述第一电子设备的所述第二耦合元件被电连接到多于一个的第三耦合元件。
56.一种用于在第一电子设备与第二电子设备之间传送电信号的互连，每一个电子设备都具有集成电路，所述互连包括：
位于所述第一电子设备上的第一耦合元件和第二耦合元件，所述第一耦合元件被电连接到所述第一电子设备的所述集成电路，所述第一耦合元件被紧接并置到所述第二耦合元件，所述第一耦合元件与所述第二耦合元件通过电介质阻挡物分隔开；
位于所述第二电子设备上的第三耦合元件和第四耦合元件，所述第四耦合元件被电连接到所述第二电子设备的所述集成电路，所述第三耦合元件被紧接并置到所述第四耦合元件，所述第三耦合元件与所述第四耦合元件通过电介质阻挡物分隔开，所述第三耦合元件被电连接到所述第二耦合元件；
包括数字到超宽带脉冲信号转换器的耦合设备，所述耦合设备被电连接到所述第一耦合元件，使得在操作中，所述耦合设备利用超宽带脉冲驱动所述第一耦合元件以使所述第一耦合元件与所述第二耦合元件电磁耦合。
57.如权利要求56所述的互连，其中，所述第二电子设备包括耦合设备，所述耦合设备包括被电连接到所述第四耦合元件的数字到超宽带脉冲信号转换器，并且所述第一耦合元件和所述第四耦合元件中的每一个被连接到允许双向通信的相应的集成电路中的部件。
58.如权利要求56所述的互连，其中，所述第二电子设备包括被电连接到所述第四耦合元件的耦合设备，所述耦合设备包括超宽带脉冲到数字转换器。
59.如权利要求58所述的互连，其中，所述第一电子设备的所述耦合设备包括数字到超宽带脉冲转换器和超宽带脉冲到数字转换器，并且所述第二电子设备的所述耦合设备包括数字到超宽带脉冲转换器和超宽带脉冲到数字转换器，使得所述第一耦合元件和所述第二耦合元件允许双向通信。
60.如权利要求56所述的互连，其中，所述耦合元件中的至少一个被单片一体地形成在相应的电子设备上。
61.如权利要求56所述的互连，其中，所述电介质阻挡物包括固态电介质材料或者空气。
62.如权利要求56所述的互连，其中，所述电介质阻挡物包括用于屏蔽外部信号的屏蔽部件。
63.如权利要求56所述的互连，其中，所述第一耦合元件和所述第四耦合元件中的至少一个被连接到相应的集成电路中的差分输入或者差分输出。
64.如权利要求56所述的互连，还包括多于一个的第二电子设备，所述第一电子设备的所述第二耦合元件被电连接到多于一个的第三耦合元件。
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