CN107924871A - 半导体装置 - Google Patents

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    • H04B5/26—
    • H04B5/266—

Abstract

本发明为一种半导体装置，具有：第一半导体芯片(10)，其具有发送电路输入部(11)、发送电路部(12)、和发送部(13)；第二半导体芯片(20)，其具有接收部(23)、接收电路部(22)、和接收电路输出部(21)，发送部(13)和接收部(23)能够以非接触的方式通信，向发送电路部(12)输入具有规定的发送侧电位Etx的发送电路部输入信号(Stx_in)，发送电路部(12)输出与发送电路部输入信号(Stx_in)对应的发送电路部输出信号(Stx_out)，发送电路部输出信号(Stx_out)通过发送部(13)与接收部(23)的非接触式通信而作为接收电路部输入信号(Srx_in)被输入至接收电路部(22)，接收电路部(22)将具有规定的接收侧电位(Erx)的接收电路部输出信号(Srx_out)向接收电路输出部(21)输出，能够改变接收侧电位(Erx)相对于发送侧电位(Etx)的比例。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及一种由多个半导体芯片构成并能够以非接触的方式在各个半导体芯片之间通信的半导体装置。
背景技术
现有技术中，已知有由多个半导体芯片构成并能够以非接触的方式在各个半导体芯片之间通信的半导体装置。在这种半导体装置中，各半导体芯片具有发送部、发送线圈、接收线圈以及接收部。一个半导体芯片的发送信号经由发送部以及发送线圈向其它半导体芯片发送。经由发送部和发送线圈发送的发送信号经由其它半导体芯片的接收线圈及接收部而作为接收信号被接收(参照专利文献1、2)。由于一个半导体芯片与其它半导体芯片的通信是通过发送线圈与接收线圈之间的磁场耦合(电感耦合)来实施的，所以为非接触式通信。
已知能够以非接触的方式在各个半导体芯片之间通信的半导体装置被用于神经半导体装置的用途(参照专利文献2)。神经半导体装置为具有模拟人的脑神经细胞机能的功能的半导体装置，有时也被称为神经突触处理单元(Neuro-Synaptic Processing Unit：神经突触处理单元)。另外，神经半导体装置具有多个神经元部和多个突触连接部。此外，在神经半导体装置中，多个神经元部通过多个突触连接部来结合。在专利文献2的神经半导体装置中，实施非接触式通信的两个线圈构成了突触连接的一部分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-15654号公报
专利文献2：日本特开平6-243117号公报
发明内容
发明要解决的问题
预测能够以非接触的方式在各个半导体芯片之间通信的半导体装置今后会被用于各种用途。如专利文献2中记载的神经半导体装置的用途为各种用途的一个示例。发明人认为，为了使在各个半导体芯片之间可用非接触方式通信的半导体装置能够用于各种用途，确定发送信号的电位与接收信号的电位的关系有时是重要的。但是，在专利文献1、专利文献2中并没有关于发送信号的电位或接收信号的电位的记载。
本发明的目的在于，提供一种由多个半导体芯片构成、能够以非接触的方式在各个半导体芯片之间通信、并且能够用于各种用途的半导体装置。
用于解决问题的方案
(1)本发明涉及一种半导体装置，具有：第一半导体芯片，其具有发送电路输入部、与所述发送电路输入部连接的发送电路部、和与所述发送电路部连接的发送部；第二半导体芯片，其被配置在所述第一半导体芯片的上方或下方，并具有接收部、与所述接收部连接的接收电路部、和与所述接收电路部连接的接收电路输出部，所述发送部和所述接收部能够以非接触的方式通信，经由所述发送电路输入部向所述发送电路部输入具有规定的发送侧电位的发送电路部输入信号，所述发送电路部输出与所述发送电路部输入信号对应的发送电路部输出信号，所述发送电路部输出信号通过所述发送部与所述接收部的非接触式通信而作为接收电路部输入信号被输入至所述接收电路部，所述接收电路部将接收电路部输出信号向所述接收电路输出部输出，所述接收电路部输出信号是与所述接收电路部输入信号的电压对应且具有规定的接收侧电位的信号，能够改变所述接收侧电位相对于所述发送侧电位的比例。
(2)所述发送部为发送线圈，所述接收部为接收线圈也可以。
(3)所述接收线圈为能够改变匝数的可变匝数接收线圈，所述接收电路部具有改变所述可变匝数接收线圈的匝数的接收线圈匝数控制部，通过所述接收线圈匝数控制部改变所述可变匝数接收线圈的匝数，从而能够改变所述接收侧电位相对于所述发送侧电位的比例也可以。
(4)所述发送线圈为能够改变匝数的可变匝数发送线圈，所述发送电路部具有改变所述可变匝数发送线圈的匝数的发送线圈匝数控制部，通过所述发送线圈匝数控制部改变所述可变匝数发送线圈的匝数，从而能够改变所述接收侧电位相对于所述发送侧电位的比例也可以。
(5)所述接收线圈具有多个接收线圈，所述接收电路部具有能够对所述多个接收线圈中的任一个进行选择的接收线圈选择部，通过改变所述接收线圈选择部所选择的接收线圈，从而能够改变所述接收侧电位相对于所述发送侧电位的比例也可以。
(6)所述发送部具有多个发送线圈，所述发送电路部具有能够对所述多个线圈中的任一个以上进行选择的发送线圈选择部，通过改变所述发送线圈选择部所选择的发送线圈，从而能够改变所述接收侧电位相对于所述发送侧电位的比例也可以。
(7)所述接收电路部也可以具有接收电路电压可变放大部和可变放大率控制部，所述接收电路电压可变放大部对所述接收电路部输入信号进行放大，并输出所述接收电路部输出信号，所述可变放大率控制部通过对所述接收电路电压可变放大部进行控制，从而能够进行控制来改变所述接收电路电压可变放大部的放大率，通过所述可变放大率控制部对所述接收电路电压可变放大部进行控制来改变所述接收电路电压可变放大部的放大率，从而能够改变所述接收侧电位相对于所述发送侧电位的比例。
(8)所述发送电路部也可以具有发送电路可变电流放大部和可变电流控制部，所述发送电路可变电流放大部向所述发送线圈输出具有与所述发送侧电位对应的电流的发送部输出电流信号，所述可变电流控制部通过对所述发送电路可变电流放大部进行控制，从而能够进行控制来改变所述发送部输出电流信号的电流，通过所述可变电流控制部对所述发送电路可变电流放大部进行控制来改变所述发送部输出电流信号的电流，从而能够改变所述接收侧电位相对于所述发送侧电位的比例也可以。
(9)具有多个半导体芯片，在上下方向上邻接的所述半导体芯片相互直接接合，所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片为多个所述半导体芯片中的一个也可以。
(10)本发明涉及一种如(1)至(9)中的任一项所述的半导体装置，具有多个突触连接部，其具有突触连接输入部和突触连接输出部；以及多个神经元部，其经由所述多个突触连接部相互连接，所述突触连接输入部为所述发送电路输入部，所述突触连接输出部为所述接收电路输出部，通过改变所述发送侧电位与所述接收侧电位的比，从而改变所述突触连接部的权重系数也可以。
(11)也可以根据向所述发送电路输入部输入的所述发送电路部输入信号的每单位时间的数量，改变所述突触连接部的权重系数也可以。
(12)也可以在处于没有向所述发送电路输入部输入所述发送电路部输入信号的时间的期间，所述突触连接部的权重系数随着时间而减少也可以。
发明效果
根据本发明，能够提供一种由多个半导体芯片构成、能够以非接触的方式在各个半导体芯片之间通信、并且能够用于各种用途的半导体装置。
附图说明
图1为第一实施方式的半导体装置的电路图。
图2为用于对第一实施方式的半导体装置中的接收线圈的结构进行说明的图。
图3为第二实施方式的半导体装置的电路图。
图4为用于对第二实施方式的半导体装置中的接收线圈的结构进行说明的图。
图5为第三实施方式的半导体装置的电路图。
图6为表示第三实施方式的半导体装置的接收电路电压可变放大部的一个示例的图。
图7为第四实施方式的半导体装置的电路图。
图8为表示第四实施方式的半导体装置中的发送电路可变电流放大部的一个示例的图。
图9为第一实施方式至第四实施方式的半导体芯片的内部透视立体图。
图10为用于对第一实施方式至第四实施方式的半导体装置的非接触通信进行说明的概要剖视图。
图11为用于对第五实施方式的神经半导体装置进行说明的图，(A)为用于对神经半导体装置的神经网络进行说明的图，(B)为用于对突触连接部进行说明的图。
具体实施方式
在本说明书的说明中，“以非接触的方式实施通信”指的是，实施通信的一个通信部与实施通信的另一个通信部互相不接触且不经由导电性部件(焊锡、导电性粘合剂、导线等中的任一种以上)而实施通信。此外，“以接触的方式实施通信”指的是，实施通信的一个通信部与实施通信的通信部以相互接触的方式实施通信或者经由导电性部件(焊锡、导电性粘合剂、导线等中的任一种以上)而实施通信。此外，通信部指的是包含实施发送及接收的部分、仅实施发送的部分以及仅实施接收的部分的概念。
[第一实施方式]
以下，一边参照附图一边对第一实施方式进行说明。图1为第一实施方式的半导体装置的结构的电路图。图2为用于对第一实施方式的半导体装置中的接收线圈的结构进行说明的图。
如图1所示，半导体装置1具有第一半导体芯片10和第二半导体芯片20。第一半导体芯片10的上侧主面与第二半导体芯片20的下侧主面通过熔融键合而接合。另外，半导体装置1具有接合在第二半导体芯片20上的其它的半导体芯片。但是，在图1中，省略了第一半导体芯片10和第二半导体芯片20以外的半导体芯片的图示。关于第一半导体芯片10和第二半导体芯片20以外的半导体芯片，在下文中阐述。
第一半导体芯片10具有发送电路输入部11、发送电路部12、和作为发送部的发送线圈13。发送电路部12具有发送电路电流放大部121。发送电路电流放大部121具有发送电路电流放大部输入端子121A、发送电路电流放大部第一输出端子121B1、和发送电路电流放大部第二输出端子121B2。发送电路电流放大部121是从发送电路电流放大部第一输出端子121B1和发送电路电流放大部第二输出端子121B2输出与输入到发送电路电流放大部输入端子121A的信号的电位对应的电流的放大部。发送电路电流放大部121是有时也被称为跨导放大器的放大部。在发送电路电流放大部121中，输入的电位与输出的电流是一一对应的(跨导为固定)。
从发送电路电流放大部第一输出端子121B1输出的电流的极性与从发送电路电流放大部第二输出端子121B2输出的电流的极性为相反极性。即，从发送电路电流放大部121输出的信号为平衡信号(差分信号)。发送线圈13是匝数为3(多匝)的线圈，具有两个输入端子(发送线圈第一输入端子131A1、发送线圈第二输入端子131A2)。
发送电路输入部11的一端与发送信号处理部14等(未图示)连接。发送电路输入部11的另一端与发送电路部12连接。更具体而言，发送电路输入部11的另一端与发送电路电流放大部输入端子121A连接。发送电路部12与发送线圈13连接。更具体而言，发送电路电流放大部第一输出端子121B1与发送线圈第一输入端子131A1连接，发送电路电流放大部第二输出端子121B2与发送线圈第二输入端子131A2连接。
第二半导体芯片20具有作为接收部的接收线圈23、接收电路部22、和接收电路输出部21。接收线圈23是匝数为3(多匝)的线圈，具有两个输出端子(接收线圈第一输出端子23A1、接收线圈第二输出端子23A2)。此外，在接收线圈第一输出端子23A1与接收线圈第二输出端子23A2之间，设置有接收线圈第三输出端子23A3和接收线圈第四输出端子23A4。
接收电路部22具有接收电路电压放大部221、接收电路开关部222、和接收线圈匝数控制部223。接收电路电压放大部221具有接收电路电压放大部第一输入端子221A1、接收电路电压放大部第二输入端子221A2、和接收电路电压放大部输出端子221B。接收电路电压放大部221是将与接收电路电压放大部第一输入端子221A1和接收电路电压放大部第二输入端子221A2之间的电压对应的电压的信号放大、并从接收电路电压放大部输出端子221B输出的放大部。接收电路电压放大部221的放大率为固定。输入至接收电路电压放大部第一输入端子221A1的电压的极性与输入至接收电路电压放大部第二输入端子221A2的电压的极性为相反极性。即，输入至接收电路电压放大部221的信号为平衡信号(差分信号)。
接收电路开关部222具有第一接收电路开关222A1、第二接收电路开关222A2以及第三接收电路开关222A3。各开关由MOS等场效应晶体管构成。接收线圈匝数控制部223为输出针对第一接收电路开关222A1、第二接收电路开关222A2以及第三接收电路开关222A3进行ON/OFF控制的控制信号的控制部。
接收线圈第一输出端子23A1与第一接收电路开关222A1的一端连接。接收线圈第二输出端子23A2与接收电路电压放大部第二输入端子221A2连接。接收线圈第三输出端子23A3与第二接收电路开关222A2的一端连接。接收线圈第四输出端子23A4与第三接收电路开关222A3的一端连接。第一接收电路开关222A1的另一端、第二接收电路开关222A2的另一端以及第三接收电路开关222A3的另一端与接收电路电压放大部第一输入端子221A1连接。接收电路电压放大部输出端子221B与接收信号处理部24等(未图示)连接。
另外，在图1中，发送线圈13和接收线圈23被图示为螺管线圈。但是，在图1中为了易于图示及说明，仅图示为螺管线圈。发送线圈13和接收线圈23并不限定于螺管线圈。
接着，一边参照图1，一边对半导体装置1的工作进行说明。从发送信号处理部14等(未图示)输出的信号作为发送电路部输入信号Stx_in经由发送电路输入部11输入至发送电路电流放大部输入端子121A。发送电路部输入信号Stx_in为具有发送侧电位Etx的信号。发送电路电流放大部121将发送电路部输出信号Stx_out+从发送电路电流放大部第一输出端子121B1向发送线圈第一输入端子131A1输出，将发送电路部输出信号Stx_out-从发送电路电流放大部第二输出端子121B2向发送线圈第二输入端子131A2输出。发送电路部输出信号Stx_out+为具有Itx+的电流的信号。发送电路部输出信号Stx_out-为具有Itx-的电流的信号。Itx+与Itx-为高电平及低电平大致一致(或者准确地一致)、极性相反的电流。在发送线圈13中流经Itx+及Itx-。其结果为，从发送线圈13朝向接收线圈23产生磁场M(磁通量B)。
发送线圈13与接收线圈23以能够进行磁场耦合(电感耦合)的位置关系来配置。例如，发送线圈13与接收线圈23以线圈的中心在上下方向上一致的方式配置。因此，在接收线圈23中的接收线圈第一输出端子23A1与接收线圈第二输出端子23A2之间，产生与磁场M(磁通量B)对应的电压Vrx1。在接收线圈第三输出端子23A3与接收线圈第二输出端子23A2之间，产生与磁场M(磁通量B)对应的电压Vrx2。在接收线圈第四输出端子23A4与接收线圈第二输出端子23A2之间，产生与磁场M(磁通量B)对应的电压Vrx3。另外，匝数越多，在接收线圈23产生的电压越大。而且，关于接收线圈23的匝数，在从接收线圈第一输出端子23A1到接收线圈第二输出端子23A2之间的情况下为3，在从接收线圈第三输出端子23A3到接收线圈第二输出端子23A2之间的情况下为2，在从接收线圈第四输出端子23A4到接收线圈第二输出端子23A2之间的情况下为1。因此，产生的电压的大小关系为Vrx1＞Vrx2＞Vrx3。
接收线圈匝数控制部223对接收电路开关部222输出使第一接收电路开关222A1、第二接收电路开关222A2以及第三接收电路开关222A3中的任一个成为ON、使另外两个成为OFF的控制信号。向接收线圈第一输出端子23A1输出与磁场M(磁通量B)对应的接收电路部输入信号Srx_in+，向接收线圈第二输出端子23A2输出与磁场M(磁通量B)对应的接收电路部输入信号Srx_in-。接收线圈第一输出端子23A1与接收线圈第二输出端子23A2之间的电压为Vrx1、Vrx2以及Vrx3中的任一个电压。接收线圈23通过被接收线圈匝数控制部223控制，从而作为可变匝数接收线圈来发挥作用。
向接收电路电压放大部第一输入端子221A1输入接收电路部输入信号Srx_in+，向接收电路电压放大部第二输入端子221A2输入接收电路部输入信号Srx_in-输入。接收电路电压放大部221对所输入的接收电路部输入信号Srx_in+以及接收电路部输入信号Srx_in-进行放大，并将放大了的信号作为接收电路部输出信号Srx_out，经由接收电路输出部21向接收信号处理部24等(未图示)输出。接收电路部输出信号Srx_out的电位即接收侧电位Erx在接收线圈第一输出端子23A1与接收线圈第二输出端子23A2之间的电压为Vr1的情况下变得最高，在接收线圈第一输出端子23A1与接收线圈第二输出端子23A2之间的电压为Vr3的情况下变得最低。
像这样地，在半导体装置1中，接收线圈匝数控制部223能够通过对接收电路开关部222进行控制，从而改变接收线圈23的匝数。而且，通过对接收线圈的匝数进行改变，从而改变从接收电路电压放大部221输出的接收电路部输出信号Srx_out的电位即接收侧电位Erx。即，半导体装置1为能够通过接收线圈匝数控制部223改变接收线圈23的匝数从而改变接收电路部输出信号Srx_out的电位即接收侧电位Erx相对于发送电路部输入信号Stx_in的电位即发送侧电位Etx的比例的半导体装置。
接着，一边参照图2，一边对接收线圈23的结构进行说明。接收线圈23是匝数为3的螺旋状的线圈。接收线圈23设置有四个输出端子。最左侧的端子为接收线圈第二输出端子23A2。从左侧起第二个端子为接收线圈第一输出端子23A1。从左侧起第三个端子为接收线圈第三输出端子23A3。从左侧起第四个端子为接收线圈第四输出端子23A4。此外，在布线重叠的部分配置有绝缘体J。接收线圈23为如下的可变匝数接收线圈：在从接收线圈第一输出端子23A1起至接收线圈第二输出端子23A2之间的情况下匝数为3，在从接收线圈第三输出端子23A3起至接收线圈第二输出端子23A2之间的情况下匝数为2，在从接收线圈第四输出端子23A4起至接收线圈第二输出端子23A2之间的情况下匝数为1。另外，螺旋状的线圈为例示，接收线圈23也可以为螺旋轴在上下方向延伸的螺管线圈。
根据第一实施方式的半导体装置1，获得以下的效果。
半导体装置1为具有第一半导体芯片10和配置在第一半导体芯片10的上方或下方的第二半导体芯片20的半导体装置，所述第一半导体芯片10具有发送电路输入部11、与发送电路输入部11连接的发送电路部12、和与发送电路部12连接的发送线圈13，所述第二半导体芯片20具有接收线圈23、与接收线圈23连接的接收电路部22、和与接收电路部22连接的接收电路输出部21。在半导体装置1中，发送线圈13与接收线圈23能够通过磁场耦合(电感耦合)而以非接触的方式通信，经由发送电路输入部11向发送电路部12输入具有规定的发送侧电位Etx的发送电路部输入信号Stx_in。发送电路部12输出与发送电路部输入信号Stx_in对应的发送电路部输出信号Stx_out+、Stx_out-，发送电路部输出信号Stx_out+、Stx_out-通过利用发送线圈13与接收线圈23的磁场耦合(电感耦合)进行的非接触式通信而作为接收电路部输入信号Srx_in+、Srx_in-被输入至接收电路部22。接收电路部22将与接收电路部输入信号Srx_in+、Srx_in-的电压对应的、且具有规定的接收侧电位Erx的接收电路部输出信号Srx_out向接收电路输出部21输出。在半导体装置1中，能够改变接收侧电位Erx相对于发送侧电位Etx的比例。由此，半导体装置1能够用于各种用途。
更具体而言，接收线圈23为能够改变匝数的可变匝数接收线圈，接收电路部22具有改变可变匝数接收线圈的匝数的接收线圈匝数控制部223，通过接收线圈匝数控制部223对可变匝数接收线圈的匝数进行改变，从而能够改变接收侧电位Erx相对于发送侧电位Etx的比例。由此，半导体装置1能够用于各种用途。
[第二实施方式]
接着，一边参照图3和图4，一边对第二实施方式进行说明。图3为第二实施方式的半导体装置的电路图。图4为用于对第二实施方式的半导体装置中的接收线圈的结构进行说明的图。关于第二实施方式，主要以与第一实施方式的不同之处为中心来进行说明，与第一实施方式相同的结构省略说明。未特别说明之处酌情适用对于第一实施方式的说明。
如图3所示，第二实施方式的半导体装置1A具有第一半导体芯片10和第二半导体芯片20。第一半导体芯片10的上侧主面与第二半导体芯片20的下侧主面通过熔融键合而接合。关于第一半导体芯片10及第二半导体芯片20以外的半导体芯片，在下文中阐述。
第一半导体芯片10具有发送电路输入部11、发送电路部12、作为发送部的发送线圈13。发送电路输入部11、发送电路部12以及发送线圈13与第一实施方式的半导体装置1的相同。此外，发送电路输入部11、发送电路部12以及发送线圈13的连接关系也与第一实施方式的半导体装置1的相同。
第二半导体芯片20具有接收线圈23、接收电路部22、和接收电路输出部21。接收线圈23由第一接收线圈23-1、第二接收线圈23-2、和第三接收线圈23-3构成。第一接收线圈23-1、第二接收线圈23-2以及第三接收线圈23-3为独立的三个线圈。第一接收线圈23-1的面积比第二接收线圈23-2的面积及第三接收线圈23-3的面积大，此外，第二接收线圈23-2的面积比第三接收线圈23-3的面积大。
第一接收线圈23-1具有第一接收线圈第一端子23-1A1和第一接收线圈第二端子23-1A2。第二接收线圈23-2具有第二接收线圈第一端子23-2A1和第二接收线圈第二端子23-2A2。第三接收线圈23-3具有第三接收线圈第一端子23-3A1和第三接收线圈第二端子23-3A2。
接收电路部22具有接收电路电压放大部221、接收电路开关部222、和接收线圈选择部224。接收电路电压放大部221与第一实施方式的半导体装置1的部件相同。接收电路开关部222具有第一接收电路开关222A1、第二接收电路开关222A2、第三接收电路开关222A3、第四接收电路开关222A4、第五接收电路开关222A5以及第六接收电路开关222A6。各开关由MOS等场效应晶体管构成。接收线圈选择部224为输出针对第一接收电路开关222A1至第六接收电路开关222A6进行ON/OFF控制的控制信号的控制部。
第一接收线圈第一端子23-1A1与第一接收电路开关222A1的一端连接。第一接收线圈第二端子23-1A2与第二接收电路开关222A2的一端连接。第二接收线圈第一端子23-2A1与第三接收电路开关222A3的一端连接。第二接收线圈第二端子23-2A2与第四接收电路开关222A4的一端连接。第三接收线圈第一端子23-3A1与第五接收电路开关222A5的一端连接。第三接收线圈第一端子23-3A2与第六接收电路开关222A6的一端连接。
第一接收电路开关222A1的另一端、第三接收电路开关222A3的另一端以及第五接收电路开关222A5的另一端与接收电路电压放大部第一输入端子221A1连接。第二接收电路开关222A2的另一端、第四接收电路开关222A4的另一端以及第六接收电路开关222A6的另一端与接收电路电压放大部第二输入端子221A2连接。
接着，一边参照图3，一边对半导体装置1A的工作进行说明。在半导体装置1A中，与半导体装置1同样地，也从发送线圈13朝向接收线圈23产生磁场M(磁通量B)。在第一接收线圈23-1产生与磁场M(磁通量B)对应的电压Vrx1′。在第二接收线圈23-2产生与磁场M(磁通量B)的电压Vrx2′。在第三接收线圈23-3产生与磁场M(磁通量B)对应的电压Vrx3′。根据第一接收线圈23-1的面积、第二接收线圈23-2的面积以及第三接收线圈23-3的面积的关系，得出Vrx1′＞Vrx2′＞Vrx3′。
接收线圈选择部224对接收电路开关部222输出用于选择第一接收线圈23-1、第二接收线圈23-2以及第三接收线圈23-3中的任一个的控制信号。更具体而言，接收线圈选择部224在选择第一接收线圈23-1的情况下使第一接收电路开关222A1以及第二接收电路开关222A2成为ON，使其它的接收电路开关成为OFF。接收线圈选择部224在选择第二接收线圈23-2的情况下，使第三接收电路开关222A3以及第四接收电路开关222A4成为ON，使其它的接收电路开关成为OFF。接收线圈选择部224在选择第三接收线圈23-3的情况下，使第五接收电路开关222A5以及第六接收电路开关222A6成为ON，使其它的接收电路开关成为OFF。
从所选择的线圈输出接收电路部输入信号Srx_in+及接收电路部输入信号Srx_in-。在所选择的线圈为第一接收线圈23-1的情况下，线圈端子之间的电压为Vrx1′，在所选择的线圈为第二接收线圈23-2的情况下，线圈端子间的电压为Vrx2′，在所选择的线圈为第三接收线圈23-3的情况下，线圈端子间的电压为Vrx3′。
向接收电路电压放大部第一输入端子221A1输入接收电路部输入信号Srx_in+，向接收电路电压放大部第二输入端子221A2输入接收电路部输入信号Srx_in-。接收电路电压放大部221对所输入的接收电路部输入信号Srx_in+以及接收电路部输入信号Srx_in-进行放大，并将放大了的信号作为接收电路部输出信号Srx_out经由接收电路输出部21输出至接收信号处理部等(未图示)。接收电路部输出信号Srx_out在线圈端子间的电压为Vr1′的情况下电位变得最高，在线圈端子间的电压为Vr3′的情况下电位变得最低。
像这样地，在半导体装置1A中，接收线圈选择部224能够通过对接收电路开关部222进行控制，从而改变与接收电路电压放大部221连接的接收线圈23。而且，通过改变与接收电路电压放大部221连接的接收线圈23，从而改变从接收电路电压放大部221输出的接收电路部输出信号Srx_out的电位即接收侧电位Erx。即，半导体装置1A为通过接收线圈选择部224选择第一接收线圈23-1、第二接收线圈23-2以及第三接收线圈23-3中的任一个从而能够改变接收电路部输出信号Srx_out的电位即接收侧电位Erx相对于发送电路部输入信号Stx_in的电位即发送侧电位Etx的比例的半导体装置。
接着，一边参照图4，一边对接收线圈23的结构进行说明。如上述的那样，接收线圈23由第一接收线圈23-1、第二接收线圈23-2以及第三接收线圈23-3构成。第一接收线圈23-1、第二接收线圈23-2以及第三接收线圈23-3分别为1匝的线圈。在第三接收线圈23-3的周围配置有第二接收线圈23-2，在第二接收线圈23-2的周围配置有第一接收线圈23-1。像这样地，第一接收线圈23-1、第二接收线圈23-2以及第三接收线圈23-3被配置为同轴线圈。第一接收线圈23-1的面积比第二接收线圈23-2的面积大，第二接收线圈23-2的面积比第三接收线圈23-3的面积大。另外，第一接收线圈23-1、第二接收线圈23-2以及第三接收线圈23-3以配置为相同的平面形状的方式图示。但是，第一接收线圈23-1、第二接收线圈23-2以及第三接收线圈23-3也可以不配置为相同的平面形状。
根据第二实施方式的半导体装置1A，获得以下的效果。
第二实施方式的半导体装置1A是如下的半导体装置：接收线圈23具有多个接收线圈，接收电路部22具有能够对多个接收线圈中的任一个进行选择的接收线圈选择部224，通过对接收线圈选择部224所选择的接收线圈23进行改变，从而能够改变接收侧电位Erx相对于发送侧电位Etx的比例。由此，半导体装置1A能够用于各种用途。
[第三实施方式]
接着，一边参照图5和图6，一边对第三实施方式进行说明。图5为第三实施方式的半导体装置的电路图。图6为表示第三实施方式的半导体装置中的接收电路电压可变放大部的一个示例的图。关于第三实施方式，主要以与第一实施方式或第二实施方式的不同之处为中心来进行说明，与第一实施方式或第二实施方式相同的结构省略说明。未特别说明之处酌情适用对于第一实施方式或第二实施方式的说明。
如图5所示，第三实施方式的半导体装置1B具有第一半导体芯片10和第二半导体芯片20。第一半导体芯片10的上侧主面与第二半导体芯片20的下侧主面通过熔融键合而接合。关于第一半导体芯片10及第二半导体芯片20以外的半导体芯片，在下文中阐述。
第一半导体芯片10具有发送电路输入部11、发送电路部12、和作为发送部的发送线圈13。发送电路输入部11、发送电路部12以及发送线圈13与第一实施方式的半导体装置1、第二实施方式的半导体装置1A的部件相同。此外，发送电路输入部11、发送电路部12以及发送线圈13的连接关系也与第一实施方式的半导体装置1相同。
第二半导体芯片20具有接收线圈23、接收电路部22、和接收电路输出部21。接收线圈23为与第一实施方式的半导体装置1同样的匝数为3的(多匝)螺旋状的线圈。然而，在接收线圈23中，虽然设置有接收线圈第一输出端子23A1以及接收线圈第二输出端子23A2，但是并未设置接收线圈第三输出端子23A3以及接收线圈第四输出端子23A4。即，半导体装置1B中的接收线圈23不是能够改变匝数的线圈，而是匝数被固定的线圈。
接收电路部22具有接收电路电压可变放大部225和可变放大率控制部226。在接收电路部22中，未设置如第一实施方式的半导体装置1、第二实施方式的半导体装置1A那样的接收线圈匝数控制部223。
接收电路电压可变放大部225为具有可改变的放大率的放大部。可变放大率控制部226为实施对接收电路电压可变放大部225的放大率进行改变的控制的控制部。接收电路电压可变放大部225具有接收电路电压放大部第一输入端子225A1、接收电路电压放大部第二输入端子225A2、和接收电路电压放大部输出端子225B。接收电路电压可变放大部225除了作为具有可改变的放大率的放大部这一点之外，功能与接收电路电压放大部221相同。
接着，一边参照图5，一边对半导体装置1B的工作进行说明。在半导体装置1B中，与半导体装置1、半导体装置1A相同地，也从发送线圈13朝向接收线圈23产生磁场M(磁通量B)。在接收线圈23产生与磁场M(磁通量B)对应的电压Vrx。向接收线圈第一输出端子23A1输出与磁场M(磁通量B)对应的接收电路部输入信号Srx_in+，向接收线圈第二输出端子23A2输出与磁场M(磁通量B)对应的接收电路部输入信号Srx_in-。另外，接收线圈第一输出端子23A1与接收线圈第二输出端子23A2之间的电压为Vrx。
接收电路电压可变放大部225对接收电路部输入信号Srx_in+及Srx_in-进行放大。接收电路电压可变放大部225将放大了的信号作为接收电路部输出信号Srx_out经由接收电路输出部21向接收信号处理部等(未图示)输出。接收电路电压可变放大部225的放大率由可变放大率控制部226控制。由此，接收电路部输出信号Srx_out的电位根据可变放大率控制部226的控制而变化。
像这样地，在半导体装置1B中，通过可变放大率控制部226对接收电路电压可变放大部225的放大率进行控制，从而能够改变从接收电路电压可变放大部225输出的接收电路部输出信号Srx_out的电位。即，半导体装置1B为通过使接收电路电压放大部221的放大率变化就能够改变接收电路部输出信号Srx_out的电位即接收侧电位Erx相对于发送电路部输入信号Stx_in的电位即发送侧电位Etx的比例的半导体装置。
接着，一边参照图6，一边对接收电路电压可变放大部225的结构进行说明。接收电路电压可变放大部225具有由N型MOSFET构成的晶体管对(FET1、FET2)、连接在FET1的漏极与电源Vd之间的电阻R1、连接在FET2的漏极与电源Vd之间的电阻R2、和连接在晶体管对(FET1、FET2)的源极与接地G之间的可变电流源Ia。另外，电阻R1的电阻值与电阻R2的电阻值相等。
接收电路电压放大部第一输入端子225A1与FET1的栅极对应，接收电路电压放大部第二输入端子225A2与FET2的栅极对应。接收电路电压放大部输出端子225B与FET1或FET2的漏极对应(在图6中，与FET2的漏极对应)。此外，在可变电流源Ia连接有可变放大率控制部226。可变电流源Ia的电流根据从可变放大率控制部226输出的控制电压而变化。其结果为，FET2的漏极电压发生变化。即，接收电路电压可变放大部225的放大率根据可变电流源Ia的电流而变化。由此，图6所示的接收电路电压可变放大部225作为具有可变放大率的放大部而发挥作用。
接收电路部输入信号Srx_in+被输入至FET1的栅极，接收电路部输入信号Srx_in-被输入至FET2的栅极。Srx_out从FET2的漏极输出。Srx_out的电位根据可变电流源Ia的电流而变化。由此，图6所示的电路可作为接收电路电压可变放大部225来使用。另外，接收电路电压可变放大部225也可以使用由P型MOSFET构成的晶体管对。
根据第三实施方式的半导体装置1B，获得以下的效果。
第三实施方式的半导体装置1B是如下的半导体装置：接收电路部22具有将接收电路部输入信号Srx_in+及Srx_in-放大并输出接收电路部输出信号Srx_out的接收电路电压可变放大部225、和通过控制接收电路电压可变放大部225就能够进行控制来改变接收电路电压可变放大部225的放大率的可变放大率控制部226，通过可变放大率控制部226对接收电路电压可变放大部225进行控制来改变所述电压放大部的放大率，从而能够改变接收侧电位Erx相对于发送侧电位Etx的比例。由此，半导体装置1能够用于各种用途。
[第四实施方式]
接着，一边参照图7和图8，一边对第四实施方式进行说明。图7为第四实施方式的半导体装置的电路图。图8为表示第四实施方式的半导体装置中的发送电路可变电流放大部的一个示例的图。关于第四实施方式，主要以与第一至第三实施方式(特别是第三实施方式)的不同之处为中心来进行说明，与第一至第三实施方式(特别是第三实施方式)相同的结构省略说明。未特别说明之处酌情适用对于第一至第三实施方式(特别是第三实施方式)的说明。
如图7所示，第三实施方式的半导体装置1C具有第一半导体芯片10和第二半导体芯片20。第一半导体芯片10的上侧主面与第二半导体芯片20的下侧主面通过熔融键合而接合。关于第一半导体芯片10及第二半导体芯片20以外的半导体芯片，在下文中阐述。
第一半导体芯片10具有发送电路输入部11、发送电路部12、和作为发送部的发送线圈13。发送电路输入部11和发送线圈13与半导体装置1、半导体装置1A以及半导体装置1B的部件相同。
发送电路部12在具有发送电路可变电流放大部122和可变电流控制部123这一点上与第一至第三实施方式不同。发送电路可变电流放大部122为能够改变输出电流的放大部。发送电路可变电流放大部122可表现为能够改变输出电流相对于具有规定的电位的输入信号的比的放大部或者可变跨导放大器。发送电路可变电流放大部122具有发送电路电流放大部输入端子121A、发送电路电流放大部第一输出端子121B1、和发送电路电流放大部第二输出端子121B2。发送电路可变电流放大部122除了作为能够改变输出电流的放大部这一点之外，功能与发送电路电流放大部121相同。可变电流控制部123为实施对发送电路可变电流放大部122的输出电流进行改变的控制的控制部。
第二半导体芯片20具有接收线圈23、接收电路部22、和接收电路输出部21。接收线圈23和接收电路输出部21与第三实施方式的半导体装置1B的部件相同。接收电路部22具有接收电路电压放大部221。在接收电路部22中设置有接收电路电压放大部221而取代接收电路电压可变放大部225，未设置可变放大率控制部226。
接着，一边参照图5，一边对半导体装置1B的工作进行说明。从发送信号处理部等(未图示)输出的发送信号Stx经由发送电路输入部11输入至发送电路电流放大部输入端子121A。发送信号Stx为具有发送电位Vtx的信号。发送电路可变电流放大部122将发送电流Itx+从发送电路电流放大部第一输出端子121B1向发送线圈第一输入端子131A1输出，将发送电流Itx-从发送电路电流放大部第二输出端子121B2向发送线圈第二输入端子131A2输出。在发送线圈13中流经发送电流Itx+及Itx-。其结果为，从发送线圈13朝向接收线圈23产生磁场M(磁通量B)。
发送电路可变电流放大部122的输出电流由可变电流控制部123控制。由此，发送电流Itx+及Itx-根据可变电流控制部123的控制而变化。当发送电流Itx+及Itx-变化时，从发送线圈13朝向接收线圈23产生的磁场M(磁通量B)的强度也变化。也可以说发送电路可变电流放大部122是使磁场M(磁通量B)的强度变化的放大部。
在接收线圈23产生与磁场M(磁通量B)对应的电压Vrx。向接收线圈第一输出端子23A1输出与磁场M(磁通量B)对应的接收电路部输入信号Srx_in+，向接收线圈第二输出端子23A2输出与磁场M(磁通量B)对应的接收电路部输入信号Srx_in-。接收电路电压放大部221对接收电路部输入信号Srx_in+及Srx_in-进行放大。接收电路电压放大部221将放大了的信号作为接收电路部输出信号Srx_out经由接收电路输出部21输出至接收信号处理部等(未图示)。另外，与第三实施方式的半导体装置1B的不同，接收电路电压放大部221的放大率保持为固定。
在此，由于电压Vrx与发送电流Itx+及Itx-的变化对应地变化，所以从接收电路电压放大部221输出的接收电路部输出信号Srx_out的电位也与发送电流Itx+及Itx-的变化对应地变化。
像这样地，在半导体装置1C中，通过可变电流控制部123对发送电路可变电流放大部122的输出电流进行控制，从而能够改变从接收电路电压放大部221输出的接收信号Srx的电位。即，半导体装置1C为通过使发送电路可变电流放大部122的输出电流变化就能够改变接收信号Srx的电位相对于发送信号Stx的电位的比例的半导体装置。
接着，一边参照图8，一边对发送电路可变电流放大部122的结构进行说明。发送电路可变电流放大部122具有由N型MOSFET构成的晶体管对(FET3、FET4)、连接在FET3的漏极与电源Vd之间的电流源Ic3、连接在FET4的漏极与电源Vd之间的电流源Ic4、和连接在晶体管对(FET3、FET4)的源极与接地G之间的可变电流源Ib。FET3及FET4的漏极与电源Vd连接。另外，电流源Ic3的特性和电流源Ic4的特性相同。此外，向FET3或FET4的栅极施加规定的偏压(在图8中，向FET4的栅极施加规定的偏压Vb)。
发送电路电流放大部输入端子121A与FET3或FET4(在图8中为FET3)的栅极对应，发送电路电流放大部第一输出端子121B1与FET3的漏极对应。发送电路电流放大部第二输出端子121B2与FET4的漏极对应。此外，在可变电流源Ib连接有可变电流控制部123。可变电流源Ib的电流根据从可变放大率控制部226输出的控制电压而变化。其结果为，从FET3及FET4输出的电流产生变化。即，发送电路可变电流放大部122的输出电流根据可变电流源Ib的电流而变化。由此，图8所示的发送电路可变电流放大部122作为能够改变输出电流的放大部而发挥作用。
发送信号Stx向FET3的栅极输入。发送电流Itx+从FET3的漏极输出。Itx-从FET4的漏极输出。输入至栅极。Srx从FET2的漏极输出。发送电流Itx+及Itx-根据可变电流源Ib的电流而变化。另外，发送电路可变电流放大部122也可以使用由P型MOSFET构成的晶体管对。
根据第四实施方式的半导体装置1C，获得以下的效果。
第四实施方式的半导体装置1C为如下半导体装置：发送电路部12具有向发送线圈13输出具有与发送侧电位Etx对应的电流的发送电路部输出信号Stx_out+、Stx_out-的发送电路可变电流放大部122、和通过控制发送电路可变电流放大部122就能够进行控制来改变发送电路部输出信号Stx_out+、Stx_out-的发送电流Itx+、Itx-的可变电流控制部123，通过可变电流控制部123对发送电路可变电流放大部122进行控制来改变发送电路部输出信号Stx_out+、Stx_out-的发送电流Itx+、Itx-，从而能够改变接收侧电位Erx相对于发送侧电位Etx的比例。由此，半导体装置1C能够用于各种用途。
接着，一边参照图9和图10，一边对也包括至此为止省略了说明的其它半导体芯片在内的第一至第四实施方式进行说明。
如图9所示，第一至第四实施方式的半导体装置中的第一半导体芯片10由半导体基板部101和绝缘层部102构成。半导体基板部101为将硅作为材料的基板。绝缘层部102为氧化硅。
在半导体基板部101上，形成有发送电路部12、接收电路部22、发送信号处理部14、接收信号处理部24等。绝缘层部102以覆盖半导体基板部101、发送电路部12以及接收电路部22的方式层叠(配置)在半导体基板部101上。在绝缘层部102的内部形成有多个发送线圈13、接收线圈23。发送线圈13通过在绝缘层部102的内部形成的布线(未图示)与发送电路部12连接。接收线圈23通过在绝缘层部102的内部形成的布线(未图示)与接收电路部22连接。半导体基板部101和绝缘层部102的总厚度为例如2μm～25μm。
另外，在图1、图3、图5以及图7(第一实施方式至第四实施方式)中，如在第一半导体芯片10仅设置有发送关联结构(发送电路输入部11、发送电路部12、发送线圈13、发送信号处理部14)，在第二半导体芯片20仅设置有接收关联结构(接收线圈23、接收电路部22、接收电路输出部21、接收信号处理部24)那样进行了说明。但是，为了便于说明，只是简化了图1、图3、图5以及图7的图示，在实际的半导体芯片分别设置有多个发送关联结构以及接收关联结构。
发送线圈13的一部分或全部以在上下方向X上与发送电路部12、接收电路部22重叠的方式配置。接收线圈23的一部分或全部以在上下方向X上与发送电路部12、接收电路部22重叠的方式配置。因此，能够削减为了配置发送线圈13、接收线圈23所需要的区域的面积。
另外，第二半导体芯片20、其它半导体芯片也是与半导体芯片10相同的结构。
如图10所示，第一至第四实施方式的半导体装置由五个(多个)半导体芯片10～50构成。五个半导体芯片10～50中的两个是在第一至第四实施方式中描述的第一半导体芯片10和第二半导体芯片20。此外，如上述的那样，第一至第四实施方式的半导体装置1、1A、1B、1C与发送电路部12、接收电路部22的结构不同。但是，第一至第四实施方式的半导体装置1、1A、1B、1C全部都是如图10所示那样的结构的半导体装置。
如图10的虚线箭头Y所示，在相向的线圈之间(发送线圈13和接收线圈23)进行的非接触通信的至少一部分是通过发送电路部12、接收电路部22、发送信号处理部14、接收信号处理部24等来实施的。这种通信是非接触通信特有的，采用TSV不能够实现。
另外，多个半导体芯片设为五个半导体芯片进行了说明，但是并不限定于此。由于各半导体芯片的厚度为2μm～25μm左右的厚度，所以能够接合许多半导体芯片。例如，接合了128个厚度为5μm的半导体芯片的半导体装置整体的厚度为640μm左右。
[第五实施方式]
接着，一边参照图11，一边对第五实施方式进行说明。图11为用于对第五实施方式的神经半导体装置进行说明的图，图11(A)为用于对神经半导体装置的神经网络进行说明的图，图11(B)为用于对突触连接部进行说明的图。
如图11(A)所示，第五实施方式的神经半导体装置1D的神经网络300具有神经元部310、突触连接部320、和神经纤维布线330。神经元部310为分别具有模拟了神经细胞的运算功能的部分。突触连接部320为具有对输入信号进行加权并输出加权后的信号的功能的部分。神经纤维布线330为对应神经纤维的功能的布线。神经元部310经由突触连接部320被神经纤维布线330相互连接起来。
向神经元部310输入通过突触连接而加权了的多个信号。神经元部310进行规定的运算，在运算的结果满足规定的条件的情况下输出信号。另外，在满足规定的条件的情况下，有时表现为神经部“点燃了”。
如图11(B)所示，突触连接部320具有突触连接部输入端子320A和突触连接部输出端子320B。向突触连接部输入端子320A输入的突触输入信号Sin为具有突触输入侧电位Ein的信号。此外，从突触连接部输出端子320B输出的突触输出信号Sout为具有突触输出侧电位Eout的信号。而且，突触连接部320将突触输入信号Sin(突触输入侧电位Ein)乘以规定的权重系数w得到的结果作为突触输出信号Sout(突触输出侧电位Eout)而输出。即，变为Eout＝w×Ein。
突触连接部320的权重系数w为根据情况而变化的变量。由此，可以说突触连接部320是能够对与向突触连接部320输入的突触输入信号Sin的突触输入侧电位Ein相对的从突触连接部320输出的突触输出信号Sout的突触输出侧电位Eout进行改变的部分。
此外，突触连接部320的权重系数w的变化用于表现当在人脑中特定的神经频繁地被使用时特定的神经被激活的状况。
例如，突触连接部320的权重系数w根据每单位时间的通信量(每单位时间的向突触连接部320输入的信号的数量)而变化。如果每单位时间的通信量少，则权重系数w变小，如果每单位时间的通信量多，则权重系数w变大。此外，例如，突触连接部320的权重系数w在不通信的时间(未向突触连接部320输入信号的时间)的期间，突触连接部320的权重系数w随着时间而减少。突触连接部320的权重系数w随着时间的减少可以表现为突触连接的忘却。
在此，如上所述，第一实施方式至第四实施方式的半导体装置为能够改变接收电路部输出信号Srx_out的接收侧电位Erx相对于向发送电路输入部11输入的发送电路部输入信号Stx_in的发送侧电位Etx的比例的半导体装置。由此，第一实施方式至第四实施方式的半导体装置能够作为突触连接部320来使用。在第五实施方式的神经半导体装置1D中，作为突触连接部320而使用了第一实施方式至第四实施方式的半导体装置中的任一个。发送电路输入部11与突触连接部输入端子320A对应，接收电路输出部21与突触连接部输出端子320B对应。
在第一实施方式的半导体装置1作为神经半导体装置来使用的情况下，权重系数w的变化通过接收线圈匝数控制部223来实现。通过接收线圈匝数控制部223使接收线圈23的匝数增多，从而权重系数w变大。通过接收线圈匝数控制部223使接收线圈23的匝数减少，从而权重系数w变小。此外，接收线圈23的匝数能够根据向发送电路输入部11输入的发送电路部输入信号Stx_in的每单位时间的数量而变化。此外，在向发送电路输入部11输入的发送电路部输入信号Stx_in未被输入的状态持续了规定时间的情况下，接收线圈23的匝数能够减少。由此，实现突触连接部320的权重系数w随着时间的减少。
在第二实施方式的半导体装置1A作为神经半导体装置来使用的情况下，权重系数w的变化通过接收线圈选择部224来实现。通过接收线圈选择部224选择面积大的接收线圈23，从而权重系数w变大。通过接收线圈选择部224选择面积小的接收线圈23，从而权重系数w变小。此外，所选择的接收线圈23的面积能够根据向发送电路输入部11输入的发送电路部输入信号Stx_in的每单位时间的数量而切换。此外，在向发送电路输入部11输入的发送电路部输入信号Stx_in未被输入的状态持续了规定时间的情况下，能够切换为面积相对小的线圈。由此，实现突触连接部320的权重系数w随着时间的减少。
在第三实施方式的半导体装置1B作为神经半导体装置来使用的情况下，权重系数w的变化通过可变放大率控制部226来实现。通过可变放大率控制部226使接收电路电压可变放大部225的放大率增大，从而权重系数w变大。通过可变放大率控制部226使接收电路电压可变放大部225的放大率减小，从而权重系数w变小。此外，接收电路电压可变放大部225的放大率能够根据向发送电路输入部11输入的发送电路部输入信号Stx_in的每单位时间的数量而变化。此外，在向发送电路输入部11输入的发送电路部输入信号Stx_in未被输入的状态持续了规定时间的情况下，接收电路电压可变放大部225的放大率能够随着时间而减少。另外，接收电路电压可变放大部225的放大率随着时间的减少能够通过使针对图6的可变电流源Ia的控制电压随着时间而减少来实现。控制电压随着时间的减少例如能够通过具有规定的时间常数的峰值保持电路来实现。由此，实现突触连接部320的权重系数w随着时间的减少。
在第四实施方式的半导体装置1B作为神经半导体装置来使用的情况下，权重系数w的变化通过可变电流控制部123来实现。通过可变电流控制部123使发送电路可变电流放大部122的输出电流增大(使跨导增大)，从而权重系数w变大。通过可变电流控制部123使发送电路可变电流放大部122的输出电流减小(使跨导减小)，从而权重系数w变小。此外，发送电路可变电流放大部122的输出电流能够根据向发送电路输入部11输入的发送电路部输入信号Stx_in的每单位时间的数量而变化(跨导能够变化)。此外，在向发送电路输入部11输入的发送电路部输入信号Stx_in未被输入的状态持续了规定时间的情况下，发送电路可变电流放大部122的输出电流随着时间而减少(跨导能够随着时间而减少)。另外，接收电路电压可变放大部225的放大率随着时间的减少能够通过使针对图8的可变电流源Ib的控制电压随着时间而减少来实现。控制电压随着时间的减少例如能够通过具有规定的时间常数的峰值保持电路来实现。由此，实现突触连接部320的权重系数w随着时间的减少。
另外，在第一实施方式至第四实施方式的半导体装置作为神经半导体装置1D来使用的情况下，突触连接部320的权重系数w的变化能够通过自主控制(不接受来自神经半导体装置1D的外部的指示的自动控制)来实现。
人脑的整体具有约1000亿的神经元和约100兆以上的突触连接。即，在1个神经元上存在约1000个突触连接。这样的人脑的整体能够通过第五实施方式的神经半导体装置1D来模拟。其原因是，在第五实施方式的神经半导体装置1D中，各个半导体芯片薄，此外，各个线圈的占有面积能够比TSV等小。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不限定于该实施方式，能够在专利请求的范围所记载的技术范围内进行各种变形。
在第一实施方式至第五实施方式中，第一半导体芯片10和第二半导体芯片20在上下方向上邻接，但并不限定于此。第一半导体芯片10和第二半导体芯片20也可以不邻接而在第一半导体芯片10与第二半导体芯片20之间存在其它半导体芯片。此外，第二半导体芯片20配置在第一半导体芯片10的上方，但也可以配置在下方。只要第一半导体芯片10的发送线圈13与第二半导体芯片20的接收线圈23能够磁场耦合(电感耦合)即可。
第一半导体芯片10和第二半导体芯片20在上下方向上邻接，但并不限定于此。第一半导体芯片10和第二半导体芯片20也可以不邻接而在第一半导体芯片10与第二半导体芯片20之间存在其它半导体芯片。此外，第二半导体芯片20配置在第一半导体芯片10的上方，但也可以配置在下方。只要第一半导体芯片10的发送线圈13与第二半导体芯片20的接收线圈23能够磁场耦合(电感耦合)即可。
此外，在第一实施方式中，接收电路开关设置有三个，接收线圈23的匝数以三个阶段来改变，但并不限定于此。接收电路开关也可以为三个以外的个数，匝数以两个以上的阶段进行改变即可。
此外，在第一实施方式中，可变匝数线圈(接收线圈23)和匝数控制部(接收线圈匝数控制部223)设置于第二半导体芯片20侧(接收侧)，但并不限定于此。匝数可变线圈和匝数控制部也可以设置于第一半导体芯片10侧(发送侧)。具体而言，也可以使发送电路部12具有发送电路开关部及发送线圈匝数控制部，发送线圈13采用可变匝数发送线圈。此外，发送线圈13、接收线圈23的每单位长度的匝数也可以是可变的。此外，也可以在第一半导体芯片10及第二半导体芯片20的双方设置匝数可变线圈、开关部以及匝数控制部。
此外，在第二实施方式中，接收线圈由三个线圈构成，但并不限定于此。接收线圈只要由两个以上的数量的线圈构成即可。
此外，在第二实施方式中，多个线圈(第一接收线圈23-1、第二接收线圈23-2、第三接收线圈23-3)和线圈选择部(接收线圈选择部224)设置在第二半导体芯片20侧(接收侧)，但是并不限定于此。多个线圈和线圈选择部也可以设置在第一半导体芯片10侧(发送侧)。具体而言，也可以使发送电路部12具有发送电路开关部及发送线圈选择部，发送线圈13采用多个发送线圈。此外，也可以在第一半导体芯片10和第二半导体芯片20的双方设置多个线圈、开关部以及线圈选择部。
此外，在第二实施方式中，多个接收线圈和多个发送线圈的任一方或双方也可以采用如第一实施方式所示那样的可变匝数线圈。更具体而言，多个接收线圈的一部分或全部也可以成为可变匝数线圈，多个发送线圈的一部分或全部也可以成为可变匝数线圈。
此外，在第三实施方式及第四实施方式中，非接触式通信利用了线圈间的磁场耦合(电感耦合)，但是并不限定于此。非接触式通信也可以利用线圈间的磁共振。此外，非接触式的信号的收发也可以不使用线圈，例如也可以利用光信号、声波信号。
此外，在第二实施方式中，多个线圈配置为相同的平面形状，但是并不限定于此。多个线圈也可以配置为不同的平面形状。此外，多个线圈配置为同轴线圈，但是并不限定于此。多个线圈只要以能够磁场耦合(电感耦合)的方式配置即可。
此外，在第二实施方式中，多个线圈为面积互不相同的线圈，但是并不限定于此。多个线圈也可以为匝数不同的线圈。多个线圈只要为特性互不相同的线圈即可。
此外，在第一实施方式至第五实施方式中，半导体基板部101为将硅作为材料的基板，但是并不限定于此。也可以使用硅以外的半导体材料(例如，GaAs等化合物半导体)来形成。此外，绝缘层部102为氧化硅，但是并不限定于此。也可以为氧化硅以外的绝缘材料(例如，氮化硅等)，此外，也可以为层叠了两种以上的绝缘材料的部件。
此外，在第一实施方式至第五实施方式中，接合的方法使用了熔融键合，但是并不限定于此。例如，接合的方法也可以为使用了粘合剂的方法，也可以为表面活性化常温接合的方法等。
附图标记说明
1、1A、1B、1C：半导体装置；
1D：神经半导体装置；
10：第一半导体芯片；
11：发送电路输入部；
12：发送电路部；
121：发送电路电流放大部；
121A：发送电路电流放大部输入端子；
121B1：发送电路电流放大部第一输出端子；
121B2：发送电路电流放大部第二输出端子；
122：发送电路可变电流放大部；
123：可变电流控制部；
13：发送线圈(发送部)；
131A1：发送线圈第一输入端子；
131A2：发送线圈第二输入端子；
14：发送信号处理部；
20：第二半导体芯片；
21：接收电路输出部；
22：接收电路部；
221：接收电路电压放大部；
221A1：接收电路电压放大部第一输入端子；
221A2：接收电路电压放大部第二输入端子；
221B：接收电路电压放大部输出端子；
222：接收电路开关部；
222A1：第一接收电路开关；
222A2：第二接收电路开关；
222A3：第三接收电路开关；
222A4：第四接收电路开关；
222A5：第五接收电路开关；
222A6：第六接收电路开关；
223：接收线圈匝数控制部；
224：接收线圈选择部；
225：接收电路电压可变放大部；
226：可变放大率控制部；
23：接收线圈(接收部)；
23A1：接收线圈第一输出端子；
23A2：接收线圈第二输出端子；
23A3：接收线圈第三输出端子；
23A4：接收线圈第四输出端子；
23-1：第一接收线圈；
23-2：第二接收线圈；
23-3：第三接收线圈；
24：接收信号处理部；
101：半导体基板部；
102：绝缘层部；
300：神经网络；
310：神经元部；
320：突触连接部；
330：神经纤维布线；
Stx_in：发送电路部输入信号；
Etx：发送侧电位；
Stx_out+、Stx_out-：发送电路部输出信号；
Srx_in+、Srx_in-：接收部输入信号；
Srx_out：接收电路部输出信号；
Erx：接收侧电位；
w：权重系数；
J：绝缘体；
M：磁场；
X：上下方向。

Claims (12)

1.一种半导体装置，具有：
第一半导体芯片，其具有发送电路输入部、与所述发送电路输入部连接的发送电路部、和与所述发送电路部连接的发送部；以及
第二半导体芯片，其配置在所述第一半导体芯片的上方或下方，并具有接收部、与所述接收部连接的接收电路部、和与所述接收电路部连接的接收电路输出部，
所述发送部和所述接收部能够以非接触的方式通信，
经由所述发送电路输入部向所述发送电路部输入具有规定的发送侧电位的发送电路部输入信号，所述发送电路部输出与所述发送电路部输入信号对应的发送电路部输出信号，所述发送电路部输出信号通过所述发送部与所述接收部的非接触式通信而作为接收电路部输入信号被输入至所述接收电路部，
所述接收电路部将接收电路部输出信号向所述接收电路输出部输出，所述接收电路部输出信号是与所述接收电路部输入信号的电压对应且具有规定的接收侧电位的信号，
能够改变所述接收侧电位相对于所述发送侧电位的比例。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述发送部为发送线圈，
所述接收部为接收线圈。
3.如权利要求2所述的半导体装置，其中，
所述接收线圈为能够改变匝数的可变匝数接收线圈，
所述接收电路部具有改变所述可变匝数接收线圈的匝数的接收线圈匝数控制部，
通过所述接收线圈匝数控制部改变所述可变匝数接收线圈的匝数，从而能够改变所述接收侧电位相对于所述发送侧电位的比例。
4.如权利要求2所述的半导体装置，其中，
所述发送线圈为能够改变匝数的可变匝数发送线圈，
所述发送电路部具有改变所述可变匝数发送线圈的匝数的发送线圈匝数控制部，
通过所述发送线圈匝数控制部改变所述可变匝数发送线圈的匝数，从而能够改变所述接收侧电位相对于所述发送侧电位的比例。
5.如权利要求2所述的半导体装置，其中，
所述接收线圈具有多个接收线圈，
所述接收电路部具有能够对所述多个接收线圈中的任一个进行选择的接收线圈选择部，
通过改变所述接收线圈选择部所选择的接收线圈，从而能够改变所述接收侧电位相对于所述发送侧电位的比例。
6.如权利要求2所述的半导体装置，其中，
所述发送部具有多个发送线圈，
所述发送电路部具有能够对所述多个线圈中的任一个以上进行选择的发送线圈选择部，
通过改变所述发送线圈选择部所选择的发送线圈，从而能够改变所述接收侧电位相对于所述发送侧电位的比例。
7.如权利要求2所述的半导体装置，其中，
所述接收电路部具有接收电路电压可变放大部和可变放大率控制部，所述接收电路电压可变放大部对所述接收电路部输入信号进行放大，并输出所述接收电路部输出信号，所述可变放大率控制部通过对所述接收电路电压可变放大部进行控制，从而能够进行控制来改变所述接收电路电压可变放大部的放大率，
通过所述可变放大率控制部对所述接收电路电压可变放大部进行控制来改变所述接收电路电压可变放大部的放大率，从而能够改变所述接收侧电位相对于所述发送侧电位的比例。
8.如权利要求2所述的半导体装置，其中，
所述发送电路部具有发送电路可变电流放大部和可变电流控制部，所述发送电路可变电流放大部向所述发送线圈输出具有与所述发送侧电位对应的电流的发送部输出电流信号，所述可变电流控制部通过对所述发送电路可变电流放大部进行控制，从而能够进行控制来改变所述发送部输出电流信号的电流，
通过所述可变电流控制部对所述发送电路可变电流放大部进行控制来改变所述发送部输出电流信号的电流，从而能够改变所述接收侧电位相对于所述发送侧电位的比例。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的半导体装置，其中，
具有多个半导体芯片，
在上下方向上邻接的所述半导体芯片相互直接接合，所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片为多个所述半导体芯片中的一个。
10.如权利要求1至9中的任一项所述的半导体装置，具有：
多个突触连接部，其具有突触连接输入部和突触连接输出部；以及
多个神经元部，其经由所述多个突触连接部相互连接，
所述突触连接输入部为所述发送电路输入部，
所述突触连接输出部为所述接收电路输出部，
通过改变所述发送侧电位与所述接收侧电位的比，从而改变所述突触连接部的权重系数。
11.如权利要求10所述的半导体装置，其中，
根据向所述发送电路输入部输入的所述发送电路部输入信号的每单位时间的数量，改变所述突触连接部的权重系数。
12.如权利要求10所述的半导体装置，其中，
在处于没有向所述发送电路输入部输入所述发送电路部输入信号的时间的期间，所述突触连接部的权重系数随着时间而减少。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102153980B1 (ko) * 2018-01-02 2020-09-09 국민대학교산학협력단 뉴럴 네트워크 칩
DE102018119330B3 (de) * 2018-08-08 2019-12-05 Endress+Hauser Flowtec Ag Spulenvorrichtung eines Schwingungssensors oder Schwingungserregers und Messaufnehmer bzw. Messgerät
US11817717B2 (en) * 2019-03-14 2023-11-14 Lg Electronics Inc. Low power- and medium power-compatible wireless charging receiving device and method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003229917A (ja) * 2002-02-05 2003-08-15 Hitachi Ltd データ伝送システム
WO2007029435A1 (ja) * 2005-09-02 2007-03-15 Nec Corporation 伝送方法、インターフェース回路、半導体装置、半導体パッケージ、半導体モジュールおよびメモリモジュール
JP2014183740A (ja) * 2013-03-19 2014-09-29 Hanrim Postech Co Ltd 無線電力伝送システム、それに用いられる無線充電機能を備えた家具及び無線電力送信装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5371835A (en) * 1990-02-02 1994-12-06 Kabushikikaisha Wacom Inductively coupled neural network
JPH06243117A (ja) * 1993-02-18 1994-09-02 Fuji Xerox Co Ltd ニューラルネットワークシステム
JPH07141313A (ja) * 1993-11-18 1995-06-02 Fujitsu Ltd 神経回路素子
JP3392016B2 (ja) * 1996-09-13 2003-03-31 株式会社日立製作所 電力伝送システム並びに電力伝送および情報通信システム
SG54559A1 (en) 1996-09-13 1998-11-16 Hitachi Ltd Power transmission system ic card and information communication system using ic card
JP3488166B2 (ja) 2000-02-24 2004-01-19 日本電信電話株式会社 非接触ｉｃカードシステムとそのリーダライタおよび非接触ｉｃカード
JP3910078B2 (ja) * 2001-05-11 2007-04-25 株式会社ルネサステクノロジ 半導体記憶装置および半導体記憶装置のテスト方法
JP3871667B2 (ja) * 2003-08-18 2007-01-24 松下電器産業株式会社 非接触ｉｃカード
JP4668719B2 (ja) * 2005-07-25 2011-04-13 Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 インダクタの特性調整方法
US8423850B2 (en) * 2006-11-10 2013-04-16 Renesas Electronics Corporation System debugging method, system debugging equipment, processor, wireless-communications interface IC and interface method thereof
JP4982778B2 (ja) 2008-07-04 2012-07-25 学校法人慶應義塾 電子回路装置
JP5515659B2 (ja) * 2008-12-01 2014-06-11 株式会社豊田自動織機 非接触電力伝送装置
JP2013229812A (ja) 2012-04-26 2013-11-07 Renesas Electronics Corp 送信回路及びそれを備えた半導体集積回路
CN109635608B (zh) * 2013-03-08 2022-05-31 索尼互动娱乐股份有限公司 近场无线通信rfid标签读取器和近场无线通信系统
WO2014203346A1 (ja) * 2013-06-19 2014-12-24 ルネサスエレクトロニクス株式会社 送電装置、非接触給電システム、及び制御方法
US10020683B2 (en) 2013-10-31 2018-07-10 Qualcomm Incorporated Systems, apparatus, and method for a dual mode wireless power receiver
WO2015114836A1 (ja) * 2014-02-03 2015-08-06 富士通株式会社 送信機，送受信回路および無線送受信システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003229917A (ja) * 2002-02-05 2003-08-15 Hitachi Ltd データ伝送システム
WO2007029435A1 (ja) * 2005-09-02 2007-03-15 Nec Corporation 伝送方法、インターフェース回路、半導体装置、半導体パッケージ、半導体モジュールおよびメモリモジュール
JP2014183740A (ja) * 2013-03-19 2014-09-29 Hanrim Postech Co Ltd 無線電力伝送システム、それに用いられる無線充電機能を備えた家具及び無線電力送信装置

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