JP2003086698A - データ処理システム及びデータ処理方法 - Google Patents
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Abstract
基板上のICチップの位置の自由度を高める。 【解決手段】 ICチップ16には、ロジック部12と
共に、データの入出力をワイヤレス通信で行うためのワ
イヤレス・ユニット部19が形成される。これにより、
ICチップ16には、電源及びグラウンドのバッドのみ
を残して、I/Oパッドが不要となる。ICチップ16
を含むIC同士は、ワイヤによらず、ワイヤレス通信に
よりデータを入出力する結果、基板上における各ICの
位置の自由度が高まる。
Description
装備されるデータ処理システム及びデータ処理方法に関
し、詳しくは各ICチップのサイズを縮小できるデータ
処理システム及びデータ処理方法に関するものである。
により、現在のLSIでは、大規模なロジック(log
ic)を1個のICチップ内に形成することが可能にな
っている。しかしながら、チップにおけるI/O(入力
/出力)パッドの間隔の縮小についてはほとんど技術進
歩がない。これは、チップのダイ寸法がロジック数によ
り決まるのではなく、I/Oの個数により決まることを
意味する。チップ全体に占めるロジック領域が極めて小
さいにもかかわらず、I/Oの所定個数を確保するため
に、ダイの寸法を減少できず、総面積に対する回路部面
積の比が極めて小さいICチップが出現している。
有すると言う設計思想は、システムの高速化の観点から
限界にきており、例えばクロスバースイッチ方式を採用
することにより、バスのバンド幅の問題を解決しようと
している。しかしながら、クロスバースイッチ方式等の
技術は、多ピン化の原因になり、これも、総面積に対す
るロジック部面積の比が極めて小さいICチップの出現
に繋がる。
ドに組み込むICチップにワイヤレス通信機能を装備す
ることを開示している。このICカードに組み込まれた
ワイヤレス通信機能付きICチップの通信相手は、ワイ
ヤを介して接続可能なICチップではなく、本来的に有
線接続の困難である入場管理システムや課金システム等
である。すなわち、特開平8−77317号公報におい
て開示及び示唆されるワイヤレス通信の技術思想は、人
や自動車に携帯又は搭載されるICチップに対する通信
機能としてワイヤレス通信を選択したことに留まり、携
帯電話やコードレス電話における移動体通信と同質のも
のである。
Cチップにおいて、アンテナをICチップの表面に形成
することが公知になっている。このようなワイヤレス通
信機能付きICチップも、適用はカードやトークン(ゲ
ームセンター等で使用される代用硬貨)への組み込みを
想定されており、ワイヤレス通信は、移動体としてのカ
ードやトークンへのデータの入出力の手段としての開示
又は示唆に留まっている。
タの入出力を相互に行うICチップ同士においてI/O
パッドの省略及び/又は個数の低減を実現して、それら
ICチップのダイ寸法の縮小、及びICチップ搭載モジ
ュールの位置についての自由度増大を図るデータ処理シ
ステム及びデータ処理方法を提供することである。本発
明の他の目的は、複数個のICモジュール間のバス接続
と同様な機能を、バスを使用することなく、すなわち一
層の高速化上、問題となるバス固有の制約を受けること
なく、実現できるデータ処理システム及びデータ処理方
法を提供することである。
テムは、各々がデータの入出力をワイヤレスで行うワイ
ヤレス通信用入出力部を備え該ワイヤレス通信用入出力
部を介して相互にデータを入出力自在となっている複数
個のワイヤレス通信機能付きICチップを有している。
ス通信機能付きICチップ同士は、典型的には、同一の
基板上に配置されたり、同一のコンピュータ内に配備さ
れたりして、相対位置関係を固定されているが、少なく
とも1個のワイヤレス通信機能付きICチップが移動体
に配備されていて、それら相対位置関係がワイヤレス通
信可能な距離内で変化してもよいとする。ワイヤレス通
信媒体は、RFの電磁波に限定されず、レーザ光を含む
光、赤外線及び/又はその他のワイヤレス通信媒体を含
むものとする。各ワイヤレス通信機能付きICチップ
は、全部のI/Oをワイヤレス通信に置き換えたもので
なくてもよいとする。すなわち、各ワイヤレス通信機能
付きICチップの一部のI/Oは、従来のICチップと
同じ、ワイヤ通信により行われてもよい。各ワイヤレス
通信機能付きICチップは、同一の基板上に実装されて
いなくてもよく、別々の基板上に実装されていてもよ
い。基板の中には、或る面がほぼ全面にわたりグラウン
ド用金属膜により被覆される場合があり、この場合、基
板に対して垂直方向へ通過しようとする電磁波は通過を
遮断されてしまうので、所定量の電磁波が通過を許容さ
れるように、グラウンド用金属膜を、適当な間隔を空け
て分布させるようにする等の措置が好ましい。データ処
理システムは、電磁シールド空間に収容されれば、外部
への電磁波の放射が防止されるとともに、セキュリティ
対策にもなる。データ処理システムにおいて使用される
電磁波の周波数は1個に限定されない。複数個の周波数
の電磁波を使用することにより、データ処理システムに
おける複数個の通信を同時に実施することが可能にな
る。本明細書では、対とは2個を意味し、組とは2個以
上を意味するものとして、使用している。
は、バスで接続されてバスを介してデータを送受してい
るマスタ及びスレーブのICを含むデータ処理システム
に適用することができる。バスによるデータ入出力をワ
イヤレス通信によるデータ入出力へ変更することによ
り、各ICモジュールは小型化される。なお、本発明明
細書で、ICモジュールとは、ICチップと、該ICチ
ップを組み込まれたパッケージや該ICチップを固定さ
れるモジュール基板等のICチップ用担持体とを含むも
のを指す。複数個の周波数の電磁波での通信が可能とな
るようにすれば、データ処理システムにおいてマスタ及
びスレーブの通信対を複数個にすることができ、クロス
バースイッチ方式を採用することなく、システムの高速
化を図ることができる。
次のものがある。 (a1)各ワイヤレス通信機能付きICチップは、全部
のデータ入出力をワイヤレス通信用入出力部を介して行
うようになっている。 (a2)ワイヤレス通信機能付きICチップを搭載する
複数個のICモジュールが同一の基板上に実装されてい
る。さらには、複数個のICモジュールは前記基板の片
面のみ又は両面に配置され、基板は、電源及びグラウン
ドの配線用のレイヤーのみから成って、I/Oの配線用
のレイヤーが省略されている。 (a3)ワイヤレス通信機能付きICチップを搭載する
複数個のICモジュールは、同一のコンピュータに装備
されている。 (a4)少なくとも1個のワイヤレス通信機能付きIC
チップは、他のICチップとワイヤによりデータを入出
力するワイヤ通信用入出力部を備え、該ワイヤ通信用入
出力部及びワイヤを介して他のICチップとデータを送
受自在になっている。 (a5)ワイヤレス通信機能付きICチップの通信媒体
は電磁波である。 (a6)ワイヤレス通信機能付きICチップを搭載する
複数個のICモジュールは、共通の電磁シールド空間内
に収容されている。 (a7)ワイヤレス通信機能付きICチップの通信媒体
は、RFの電磁波、赤外線及び/又はレーザ光である。 (a8)ワイヤレス通信機能付きICチップの複数組又
は複数対が、相互に異なる周波数の電磁波を使用するこ
とにより、複数組又は複数対について同時にデータ入出
力自在になっている。さらに、このデータ処理システム
は、ワイヤレス通信機能付きICチップ同士がワイヤレ
ス通信用入出力部を介して相互にデータを入出力すると
きに使用する電磁波の周波数を割り当てる周波数割り当
て用ワイヤレス通信機能付きICチップを有している。 (a9)複数個のワイヤレス通信機能付きICチップに
は、複数個のマスタ、少なくとも1個のスレーブ及びア
ービタが含まれ、各マスタは、スレーブとのデータ送受
の通信に先立ち、アービタに該通信の調停を要求する。
なる好ましい具体的態様は次のとおりである。各マスタ
は、各自に固有の周波数を割り当てられて、該固有の周
波数の電磁波を使って、アービタと通信するようになっ
ている。各マスタは、各自に固有の周波数を割り当てら
れて、該固有の周波数の電磁波を使って、アービタと通
信するようになっている。このマスタ−スレーブ間用周
波数は、相互に異なるものが複数個、設定され、マスタ
とスレーブとの複数対が、各マスタ−スレーブ間用周波
数の電磁波を使って、同時、通信可能になっている。ま
た、マスタ−スレーブ間用周波数は、マスタ固有のもの
として割り当てられた周波数又はスレーブ固有のものと
して割り当てられた周波数である。
次のものがある。(a10)ワイヤレス通信用入出力部
へ接続されているアンテナがワイヤレス通信機能付きI
Cチップに形成されている。さらに、好ましくは、アン
テナはICチップの側縁部に沿って形成され、ICチッ
プは、フリップ・チップBGAによりモジュール基板に
実装されている。 (a11)ワイヤレス通信用入出力部へ接続されている
アンテナが、ワイヤレス通信機能付きICチップのパッ
ケージからの突出かつ露出状態で該パッケージに固定さ
れている。 (a12)ワイヤレス通信機能付きICチップは、ワイ
ヤレス通信用入出力部へ接続されているアンテナ用パッ
ドを備え、アンテナが、ワイヤレス通信機能付きICチ
ップ搭載のモジュールのマウントされている基板に起立
状態で固定され、かつ該基板の配線及びモジュールのリ
ードを介してワイヤレス通信機能付きICチップのアン
テナ用パッドへ接続されている。 (a13)複数個のワイヤレス通信機能付きICチップ
には、種々のプログラムを登録されているプログラム用
メモリチップ及びプログラムを書換え自在になっている
とともにプログラム用メモリチップから必要なプログラ
ムをワイヤレス通信によりロードして実行するプログラ
ム実行用ICチップが含まれている。さらに、プログラ
ム用メモリチップは、CPUと各種周辺機器との間のイ
ンターフェース機能を実行するプログラムを読出し自在
に書き込まれているものであり、プログラム実行用IC
チップは、周辺機器とワイヤレス通信によりデータの入
出力を行うとともにCPUと該周辺機器との間のインタ
ーフェース機能を実行するプログラムをプログラム用メ
モリチップからロード自在になっているものである。
データの入出力をワイヤレスで行うワイヤレス通信用入
出力部をもつ複数個のワイヤレス通信機能付きICチッ
プを用意し、これら複数個のワイヤレス通信機能付きI
Cチップ間のデータの入出力を、該ワイヤレス通信用入
出力部を介して行わせる。
個のワイヤレス通信機能付きICチップ間のデータの入
出力を、該ワイヤレス通信用入出力部を介して行わせる
場合に、ワイヤレス通信機能付きICチップの複数組又
は複数対ごとに、相互に異なる周波数の電磁波を使用さ
せることにより、複数組又は複数対について同時にデー
タ入出力を行わせる。あるいは、複数個のワイヤレス通
信機能付きICチップ間のデータの入出力を、該ワイヤ
レス通信用入出力部を介して行わせる場合に、複数個の
ワイヤレス通信機能付きICチップについて、複数個の
マスタ、少なくとも1個のスレーブ及びアービタに分類
し、各マスタには、スレーブとのデータ送受の通信に先
立ち、アービタに該通信の調停を要求させる。
データの入出力をワイヤレスで行うワイヤレス通信用入
出力部をもつ複数個のワイヤレス通信機能付きICチッ
プとして、種々のプログラムを登録されているプログラ
ム用メモリチップ及びプログラムを書換え自在になって
いるプログラム実行用ICチップを用意し、プログラム
実行用ICチップに、プログラム用メモリチップから必
要なプログラムをワイヤレス通信によりロードさせて実
行させる。
グラムは、CPUと各種周辺機器との間のインターフェ
ース機能を実行するプログラムであり、プログラム実行
用ICチップは、周辺機器とワイヤレス通信によりデー
タの入出力を行うとともにCPUと該周辺機器との間の
インターフェース機能を実行するものである。
図面を参照して説明する。図1はI/Oパッドを含むパ
ッドを装備するICチップ10の概略構造図である。な
お、図1〜図3のICチップ10,16,23は、基板
への実装では、バンプを介して直接実装されたり、モー
ルドレジンによりパッケージ化されたり、モジュール基
板に固定されたりする。(a)はICチップ10におけ
るボンディング・パッド11の分布を示し、(b)はI
Cチップ10とロジック部12との面積比を示してい
る。ボンディング・パッド11には、I/Oパッドの他
に、VDD(電源)及びGND(グラウンド)のパッド
も含まれている。ボンディング・パッド11は格子状に
配列されている。ロジック部12の面積は小さいにもか
かわらず、I/Oパッドを含む全部のボンディング・パ
ッド11を確保するために、ICチップ10の寸法減少
は困難となっている。したがって、ICチップ10に対
するロジック部12の面積の比は非常に小さくなる。
ッドを省略することにより寸法を縮小したICチップ1
6の概略構造図である。(a)はICチップ16におけ
るボンディング・パッド17の分布を示し、(b)はI
Cチップ16とロジック部12との面積比を示してい
る。ワイヤレス・ユニット部19は、RF(Radio
Frequency)の電磁波を送信及び受信できるよ
うになっている。ICチップ16のロジック部12は、
ICチップ10のロジック部12と同一のものである。
ICチップ16では、ボンディング・パッド17は、図
1のボンディング・パッド11から全部のI/Oパッド
を除去して、VDD及びGNDのパッドのみとなってい
る。結果、ICチップ16の寸法はICチップ10に比
して大幅に減少する。また、ICチップ16では、I/
Oパッドを省略する代わりに、ワイヤレス・ユニット部
19がロジック部12と共に形成されている。このよう
に、ワイヤレス・ユニット部19を装備して、他のIC
チップとのデータの入出力をワイヤレス・ユニット部1
9を介する電磁波により行うことにより、I/Oパッド
を省略して、ICチップ16の寸法を縮小することがで
きる。
省略しつつワイヤレス・ユニット部19を複数個、装備
するICチップ23の概略構造図である。(a)はIC
チップ23におけるボンディング・パッド17の分布を
示し、(b)はICチップ23におけるワイヤレス・ユ
ニット部19の配置を示している。ICチップ23のロ
ジック部12及びボンディング・パッド17はICチッ
プ16のロジック部12及びボンディング・パッド17
と同一であり、ICチップ23は、4個のワイヤレス・
ユニット部19がロジック部12の周囲に配置、形成さ
れている。なお、微細化技術の進展に連れて、ロジック
部12及びワイヤレス・ユニット部19の面積は減少す
るので、パッドの個数の制約さえなければ、ダイ寸法
は、ロジック部12及びワイヤレス・ユニット部19の
面積の減少に合わせて減少できる。各ワイヤレス・ユニ
ット部19は、同時刻では、別々の周波数を使用するよ
うに、使用周波数が各ワイヤレス・ユニット部19ごと
に相違するか、各ワイヤレス・ユニット部19は使用周
波数を複数個の周波数の中から他のワイヤレス・ユニッ
ト部19で使用中の周波数以外の1個の周波数へ切替え
自在になっている。こうして、ICチップ23は、同時
に最大4個の他のICチップ23と通信できるようにな
っている。また、各ワイヤレス・ユニット部19は、例
えばメモリ及びインターフェース等の通信相手ごとに専
用とされたり、ロジック部12の機能ごとに専用とされ
たりしてもよい。
Cモジュール31a,・・・31i,31j,・・・3
1nを実装された基板30の概略斜視図である。各ワイ
ヤレス通信機能付きICモジュール31a,・・・31
i,31j,・・・31nは、図2及び図3のICチッ
プ16,23のようなワイヤレス通信機能付きICチッ
プをパッケージ内に収容し、例えばBGAとされる。各
ワイヤレス通信機能付きICモジュール31a,・・・
31i,31j,・・・31nは、全部が同一のもので
はなく、システムにおいて割り当てられた機能を分担し
ている。各ワイヤレス通信機能付きICモジュール31
a,・・・31i,31j,・・・31nは、RFの電
磁波によりデータ(このデータの概念にはプログラムデ
ータや数値データが包摂される。)を入出力するように
なっているので、ワイヤによるICモジュール同士の接
続に比して、基板30におけるワイヤレス通信機能付き
ICモジュール31a,・・・31i,31j,・・・
31nの位置の自由度が高くなる。また、データの入出
力を相互に行うとするワイヤレス通信機能付きICモジ
ュール31aの対に、相互に異なる周波数を割り当てる
ことにより、複数対の同時通信が可能となり、通信の高
速化を実現できる。電磁波を介してデータの入出力を行
うこれらワイヤレス通信機能付きICモジュール31
a,・・・31i,31j,・・・31nは、同一の基
板30上に実装されずに、幾つかの基板30に分かれ
て、実装されてもよい。その場合には、ワイヤレス通信
機能付きICモジュール31a,・・・31i,31
j,・・・31nからの電磁波は、基板30の面方向だ
けでなく、面に対して垂直方向へも放射される必要があ
る。
搭載のICモジュール32aを使用する場合の基板37
aの構造断面図、図6はワイヤレス機能付きICチップ
33b搭載のICモジュール32bを使用する場合の基
板37bの構造断面図である。図5のI/Oパッド付き
ICチップ33a及び図6のワイヤレス機能付きICチ
ップ33bはそれぞれ従来のICモジュール及び本発明
の適用されたICモジュールとして示されている。図5
において、I/Oパッド付きICチップ33aはフリッ
プ・チップ・ボンディングによりバンプ35aを介して
モジュール基板34aにマウントされ、モジュール基板
34aは、BGAのリード構造を有し、リード36aを
介して基板37aに固定されている。I/Oパッド付き
ICチップ33aはワイヤレス・ユニット部を装備して
いないので、バンプ35aには、電源及びグラウンド用
のパッドの他に、I/O用のパッドが含まれ、リード3
6aには、電源及びグラウンド用のリードの他に、I/
O用のリードが含まれている。ICモジュール32aの
I/O用リードから引き出される種々のI/0用配線や
電源用配線が基板37aにおいて交差するのを回避する
ために、基板37aは例えば上から順番に第1のレイヤ
ー38a、第2のレイヤー38b、第3のレイヤー38
c、第4のレイヤー38d、及び第5のレイヤー38e
の5層の多層構造とされる。すなわち、基板37aに
は、その厚さ方向へ延びる多数のビア39aが設けら
れ、各レイヤーの配線39bが対応のビア39aに接続
され、これらビア39a及び配線39bを介して複数の
ICモジュール32aについてそれらの対応のI/O同
士を、交差することなく、相互に接続している。
bでは、ワイヤレス機能付きICチップ33bがフリッ
プ・チップ・ボンディングによりバンプ35bを介して
モジュール基板34bにマウントされ、モジュール基板
34bは、BGAのリード構造を有し、リード36bを
介して基板37bに固定されている構造は同一であるも
のの、ワイヤレス機能付きICチップ33bはワイヤレ
ス・ユニット部を装備しているので、バンプ35bは電
源及びグラウンド用のパッドのみであり、また、リード
36bも電源及びグラウンド用のリードのみとなる。そ
して、基板37bの構造が大幅に簡単化される。すなわ
ち、複数個のICモジュール32bは、ワイヤレス機能
付きICチップ33bのワイヤレス・ユニット部を介し
て相互にデータを入出力する結果、各ICモジュール3
2bのI/Oリードを接続する配線は基板37bにおい
て不要となる。したがって、基板37bにおいて、複数
個のICモジュール32b間でI/Oのデータを伝送す
るビア及び配線は不要となり、ビア39a及び配線39
bは電源及びグラウンド用のもののみとなり、基板37
bは、レイヤー数を大幅に減少され、例えば図6のよう
に第1のレイヤー38a及び第2のレイヤー38bの2
層のみ、さらには1層のみとすることが可能になる。な
お、ICモジュール32bは、基板37bの片面のみに
集中して配置されてもよいし、基板37bの両面に分布
して配置されてもよい。
Uチップ40の構成図である。CPUチップ40には、
CPUコア41と2個のワイヤレス・ユニット部42
a,42bが形成されている。ワイヤレス・ユニット部
42a,42bの構成は同一であり、図7では、ワイヤ
レス・ユニット部42bのみが、内部を詳細に示されて
いる。ワイヤレス・ユニット部42bは、送信部43、
受信部44、及びRF選択部58を装備する。送信部4
3は、CPUコア41からの出力を送信用にエンコード
するエンコーダ49、エンコーダ49の出力を変調する
変調部50及び変調部50の出力を増幅する増幅器51
を有している。アンテナ45は、CPUチップ40自体
ではなく、CPUチップ40の外付けとして設けられて
もよく、増幅器51の出力端子及び増幅器53の入力端
子へ接続されている。受信部44は、アンテナ45から
の受信信号を増幅する増幅器53、増幅器53の出力を
復調する復調部54、及び復調部54の出力をデコード
してCPUコア41へ出力するデコーダ55を有してい
る。RF選択部58は、CPUコア41又はデコーダ5
5からの制御信号に基づいて複数個の周波数の中から選
択した周波数に、変調部50の搬送波の周波数及び復調
部54の検波の周波数を合わせる。変調部50における
変調方式(=復調部54における復調方式)はPM(位
相変調)、AM(振幅変調)及びFM(周波数変調)等
がある。
Cチップ59の構成図である。ICチップ59では、図
3のICチップ23の場合と同様に、ロジック部60が
中央に配置され、4個のワイヤレス・ユニット部61
a,61b,61c,61dが、ロジック部60を囲う
ように、配置される。アンテナ用導体膜62a,62
b,62c,62dは、ワイヤレス・ユニット部61
a,61b,61c,61dにそれぞれ対応して、IC
チップ59の4個の側縁部に側縁に沿って形成され、そ
れぞれワイヤレス・ユニット部61a,61b,61
c,61dへ接続されている。アンテナ用導体膜62
a,62b,62c,62dにおいて送受する電磁波の
周波数を、約10GHz近辺と想定すると、電磁波の波
長は約3cmとなり、結果、アンテナ用導体膜62a,
62b,62c,62dの長さは、送受する電磁波の波
長の1/4として、約0.7cmとなり、ICチップ5
9内に十分に作り込み可能である。
プによりモジュール基板に実装したICモジュールの構
造を示す図である。ICモジュール68a,68bは、
それぞれICチップ59a,59b、及びモジュール基
板67a,67bを有している。ICチップ59a,5
9bは、図8のICチップ59と同一構造でアンテナ用
導体膜62a,62b,62c,62dを装備してお
り、モールドされることなく、バンプ64により、すな
わちフリップ・チップBGAによりモジュール基板67
a,67bにマウントされる。図9のICチップ実装構
造では、ICチップ59a,59bのアンテナ用導体膜
62a,62b,62c,62dがモールドされないの
で、また、アンテナ用導体膜62a,62b,62c,
62dがICチップ59a,59bの端部としての側縁
に形成されているので、モールドやチップ自身の影響を
最小にして、電波強度を保持できるという利点がある。
モジュール基板67a,67bは、BGAを介して基板
69に実装される。図9では、ICモジュール68a,
68bは、それぞれアンテナ用導体膜62c及びアンテ
ナ用導体膜62a間の電磁波65により相互にデータを
入出力する。なお、アンテナ付きICチップの樹脂にモ
ールドし、ワイヤ・ボンディングによりアンテナ付きI
Cチップのパッドとリードとを接続するICモジュール
では、アンテナは、ICチップの端よりもボンディング
・ワイヤの内側に形成するのが好ましい。
ICモジュール75の実装構造を示している。(a)は
該実装構造の側面図、(b)はICモジュール75の内
部構造の一部を示す平面図である。ICチップ70に
は、図3のICチップ23のように、複数個のワイヤレ
ス・ユニット部が形成されている。ボンディング・パッ
ド71はワイヤレス・ユニット部へ接続され、ボンディ
ング・パッド72はVDD及びGND用となっている。
導体部76はICモジュール75に完全に埋め込まれ、
リード・フレーム77は、一端部においてICモジュー
ル75内に埋め込まれ、他端部においてICモジュール
75の外へ延び出している。導体部76及びリード・フ
レーム77はそれぞれボンディング・ワイヤ78a,7
8bを介してボンディング・パッド71,72へ接続さ
れている。アンテナ79は、下端において導体部76に
接触、固定され、起立して、ICモジュール75より上
方へ延び出している。図8のアンテナ用導体膜62a,
62b,62c,62dの長さが約0.7cmと説明し
たように、アンテナ79の長さも約0.7cmである。
ICモジュール75は、例としてフラットパック型のパ
ッケージを備え、基板81の上に載置されてから、リー
ド・フレーム77の端部において基板81の所定の電源
線又はグラウンド線に固定される。アンテナ79は基板
81に対して垂直に延びており、アンテナ79から放射
される電磁波80は基板81の面方向へ効率的に広がる
ものとなる。ワイヤレス通信機能付きICモジュール
は、通常、図4で説明したように、同一の基板上に装備
されるので、各ワイヤレス通信機能付きICモジュール
からの電磁波は、基板81に対して平行に放射されるの
が、基板81に対して垂直方向へ放射されるよりも、有
利である。
た構造を示す図である。BGA型のICモジュール82
は、ワイヤレス・ユニット部付きICチップ70(図1
0)を搭載している。該ICチップ70は、図10に示
すように、外部アンテナ用のボンディング・パッド71
も装備しており、ICモジュール82の外部アンテナ用
リードICモジュール82bへ接続されている。アンテ
ナ79は、ICモジュール82の近傍において基板83
に下端を固定され、基板83に対して垂直に起立してい
る。配線84は、基板83上に形成され、外部アンテナ
用リードICモジュール82bとアンテナ79とを接続
する。アンテナ79は電磁波80の送信及び受信を兼ね
る。
れバス接続に代えてワイヤレス通信によりデータを入出
力するデータ処理システムを示している。基板85に
は、CPUモジュール86、メモリ・モジュール87、
88、アービタモジュール89、イーサネット(登録商
標)モジュール90、USB(Universal S
erialBus)モジュール91、IDE(Inte
grated Drive Electronics)
モジュール92及びその他が実装され、これらはすべて
図4のワイヤレス通信機能付きICモジュール31a,
・・・31i,31j,・・・31nのように、ワイヤ
レス通信機能付きICチップを装備し、電磁波97によ
り相互にデータを入出力自在になっている。イーサネッ
トモジュール90、USBモジュール91、IDEモジ
ュール92は、基板85内のCPUモジュール86等だ
けでなく、基板85の外部のイーサネット94、USB
機器95及びHDD(Hard Disk Driv
e:ハード・ディスク・ドライブ)96ともワイヤレス
でデータを送受するようになっている。
り当てを示している。なお、図13のマスタ及びスレー
ブは、図12のCPUモジュール86やメモリ・モジュ
ール87等の別称で呼んだだけである。この例では、C
PUモジュール86、イーサネットモジュール90、U
SBモジュール91及びIDEモジュール92はマスタ
に分類され、メモリ・モジュール87及びメモリ・モジ
ュール88はスレーブに分類される。なお、この例で
は、イーサネットモジュール90及びUSBモジュール
91は、マスタに分類しているが、他の例では、スレー
ブに分類されることがあることに注意されたい。マスタ
99a,99b,・・・99n及びスレーブ100a,
100b,・・・100mはそれぞれ固有の周波数M
1,M2,・・・,Mn,S1,S2,・・・,Smを
割り当てられ、それらM1,M2,・・・,Mn,S
1,S2,・・・,Smは相互に異なっている。これら
マスタ99a,99b,・・・99n及びスレーブ10
0a,100b,・・・100mは、アービタ102と
の通信に対しては自分に固有の周波数M1,M2,・・
・,Mn,S1,S2,・・・,Smの電磁波を使う。
すなわち、各マスタ99a,99b,・・・99nは、
スレーブへのアクセスを必要とするのは、アービタ10
2の調停の要求を出し、その後、アービタ102から今
回のアクセスについての許可又は不許可の通知を受ける
ときであるが、これらの調停要求、並びに許可及び不許
可の通知は、マスタ99a,99b,・・・99nとア
ービタ102間で行われ、各マスタ99a,99b,・
・・99nに固有の周波数の電磁波が使われる。また、
アービタ102は、各スレーブ100a,100b,・
・・100mへ、それへのアクセスを許容したマスタの
ID、及び該マスタとの間でワイヤレスでデータを入出
力するために使用する電磁波の周波数を通知するが、こ
の通知は該スレーブに固有の周波数S1,S2,・・
・,Smの電磁波が使用される。マスタとスレーブとの
間の通信の周波数Cとして、(a)該通信におけるマス
タの固有周波数M1,M2,・・・,Mnが使用される
か、(b)該通信におけるスレーブの固有周波数S1,
S2,・・・,Smが使用されるか、(c)M1,M
2,・・・,Mn,S1,S2,・・・,Smとは別の
周波数としてかつ相互に異なる周波数として設定されて
いる1個又は複数個の周波数D1,D2,・・・が使用
される。(a)の場合には、各スレーブは、自分に固有
の周波数の電磁波を送受可能となっているとともに、全
部のマスタの固有周波数の電磁波を送受可能となってい
なければならない。(b)の場合には、各マスタは、自
分に固有の周波数の電磁波を送受可能となっているとと
もに、全部のスレーブの固有周波数の電磁波を送受可能
となっていなければならない。(c)の場合には、各マ
スタ及び各スレーブは、自分に固有の周波数の電磁波を
送受可能となっているとともに、周波数D1,D2,・
・・の電磁波を送受可能となっていなければならない。
ーブへのアクセスを要求するとき、アービタ102へ調
停を依頼する。ここで、説明の便宜上、調停要求をアー
ビタ102へ出したマスタをマスタAとし及び該マスタ
Aがアクセスを希望するスレーブをスレーブAと呼ぶこ
とにする。アービタ102は、マスタAへ次のときは、
スレーブAへのアクセス禁止を通知する。 (a)スレーブAが他のマスタと通信中であるとき。 (b)スレーブAの非通信期間において、他のマスタか
らもスレーブAへのアクセス要求を同時に受け付けた場
合で、調停の結果、他のマスタにアクセスを許可するこ
とになったとき。
アクセス許可を通知する。 (c)スレーブAの非通信期間において、マスタAのみ
からスレーブAへのアクセスを要求しているとき。 (d)スレーブAの非通信期間において、他のマスタか
らもスレーブAへのアクセス要求を同時に受け付けた場
合で、調停の結果、マスタAにアクセスを許可すること
になったとき。
許可の通知を受けると、所定の周波数でスレーブAと通
信し、通信が終了しだい、アービタ102へ通信終了を
通知する。
ついてワイヤレス通信を使用するコンピュータシステム
の構成図である。基板105上には、CPUモジュール
106及びROMモジュール108と共に、1個又は複
数個のFPGA(FieldProgrammable
Gate Array)モジュール107a,107
b,・・・が実装され、これらCPUモジュール10
6、FPGAモジュール107a,107b,・・・及
びROMモジュール108は、ワイヤレス通信機能付き
ICチップを含むICモジュールとなっている。FPG
Aモジュール107aは、所定のインターフェースプロ
グラムを使用して、基板105の外のHDD110とワ
イヤレス通信機能付きICチップによりデータを送受自
在になっている。ROMモジュール108は、FPGA
モジュール107a,107b,・・・がHDD110
及びその他の周辺機器に対して周辺機器とCPUモジュ
ール106との間のインターフェース機能を果たすため
のインターフェースプログラムをあらかじめ格納してい
る。周辺機器の追加及び削除を含む周辺機器の変更があ
った場合として、HDD110が追加された場合を想定
して、CPUモジュール106がHDD110からデー
タを読み込む処理手順を順番に説明する。
モジュール107aにHDD110からのデータの読出
しを要求する。 A2:HDD110は今回、新規に追加されたものであ
り、FPGAモジュール107aは、HDD110とデ
ータを送受するIDE I/F(インターフェース)を
有していないので、HDD110とデータを送受するた
めにIDE I/Fの構築のためのプログラム(コード
とも言う。)を送信するよう、要求する。 A3:ROMモジュール108は、FPGAモジュール
107aより要求のあったコードをFPGAモジュール
107aへ送信する。FPGAモジュール107aは、
ROMモジュール108から受信したコードに基づいて
HDD110用のIDE I/Fを構築する。 A4:FPGAモジュール107aはHDD110にデ
ータの読出しを要求する。 A5:HDD110は、要求のあったデータをFPGA
モジュール107aへ送信する。 A6:FPGAモジュール107aはCPUモジュール
106へデータを送信する。
ブルの差替えを一切、行うことなく、周辺機器の変更に
対処できる。ROMモジュール108の代わりに、EE
PROM(Electrically Erasabl
e Programmable Read−Only
Memory)を使用すれば、コンピュータシステムの
納入後のIDEやUSB等の規格のバージョンアップ
や、新規規格の出現等があっても対処できる。すなわ
ち、納入業者の作業員が、I/Fのバージョンアップや
新規格の出現があると、それらコードをEEPROMに
書込むとともに、FPGAモジュール107aに強制的
に、新バージョン又は新規格のインターフェースコード
を読み込ませる。
ル107aの故障にも適宜対処できる。CPUモジュー
ル106は、FPGAモジュール107aへのデータ要
求にもかかわらず、所定時間内にFPGAモジュール1
07aからデータが送られてこないと、FPGAモジュ
ール107aが故障であると判断する。そして、FPG
Aモジュール107aの代わりにFPGAモジュール1
07bへHDD110のデータ読出しを要求する。FP
GAモジュール107bは、CPUモジュール106か
らのデータ要求に対して、FPGAモジュール107a
について前述したA1〜A6と同一の処理手順を踏ん
で、CPUモジュール106へHDD110からの読出
しデータを送信する。
プ内にロジック部と共にワイヤレス通信用入出力部を形
成し、ICチップ間のデータの入出力を、ワイヤレス通
信用入出力部を介して行うことによりICチップのサイ
ズの大幅縮小及び基板上におけるICチップの配置の自
由度改善等を図ることができる。
プの概略構造図である。
ことにより寸法を縮小したICチップの概略構造図であ
る。
ト部を複数個、装備するICチップの概略構造図であ
る。
ルを実装された基板の概略斜視図である。
ールを使用する場合の基板の構造断面図である。
ュールを使用する場合の基板の構造断面図である。
構成図である。
構成図である。
ジュール基板に実装したICモジュールの構造を示す図
である。
の実装構造を示す図である。
る。
に代えてワイヤレス通信によりデータを入出力するデー
タ処理システムを示す図である。
す図である。
ヤレス通信を使用するコンピュータシステムの構成図で
ある。
Claims (28)
- 【請求項1】 各々がデータの入出力をワイヤレスで行
うワイヤレス通信用入出力部を備え該ワイヤレス通信用
入出力部を介して相互にデータを入出力自在となってい
る複数個のワイヤレス通信機能付きICチップを有して
いることを特徴とするデータ処理システム。 - 【請求項2】 前記各ワイヤレス通信機能付きICチッ
プは、全部のデータ入出力を前記ワイヤレス通信用入出
力部を介して行うようになっていることを特徴とする請
求項1記載のデータ処理システム。 - 【請求項3】 前記ワイヤレス通信機能付きICチップ
を搭載する複数個のICモジュールが同一の基板上に実
装されていることを特徴とする請求項1記載のデータ処
理システム。 - 【請求項4】 前記複数個のICモジュールは前記基板
の片面のみ又は両面に配置され、前記基板は、電源及び
グラウンドの配線用のレイヤーのみから成ることを特徴
とする請求項3記載のデータ処理システム。 - 【請求項5】 前記ワイヤレス通信機能付きICチップ
を搭載する複数個のICモジュールは、別々の基板上に
実装されていることを特徴とする請求項1記載のデータ
処理システム。 - 【請求項6】 前記ワイヤレス通信機能付きICチップ
を搭載する複数個のICモジュールは、同一のコンピュ
ータに装備されていることを特徴とする請求項1記載の
データ処理システム。 - 【請求項7】 少なくとも1個のワイヤレス通信機能付
きICチップは、他のICチップとワイヤによりデータ
を入出力するワイヤ通信用入出力部を備え、該ワイヤ通
信用入出力部及び前記ワイヤを介して前記他のICチッ
プとデータを送受自在になっていることを特徴とする請
求項1記載のデータ処理システム。 - 【請求項8】 前記ワイヤレス通信機能付きICチップ
の通信媒体は電磁波であることを特徴とする請求項1記
載のデータ処理システム。 - 【請求項9】 ワイヤレス通信機能付きICチップを搭
載する複数個のICモジュールは、共通の電磁シールド
空間内に収容されていることを特徴とする請求項1記載
のデータ処理システム。 - 【請求項10】 前記ワイヤレス通信機能付きICチッ
プの通信媒体は、RFの電磁波、赤外線及び/又はレー
ザ光であることを特徴とする請求項1記載のデータ処理
システム。 - 【請求項11】 ワイヤレス通信機能付きICチップの
複数組又は複数対が、相互に異なる周波数の電磁波を使
用することにより、複数組又は複数対について同時にデ
ータ入出力自在になっていることを特徴とする請求項1
記載のデータ処理システム。 - 【請求項12】 ワイヤレス通信機能付きICチップ同
士がワイヤレス通信用入出力部を介して相互にデータを
入出力するときに使用する電磁波の周波数を割り当てる
周波数割り当て用ワイヤレス通信機能付きICチップを
有していることを特徴とする請求項11記載のデータ処
理システム。 - 【請求項13】 前記複数個のワイヤレス通信機能付き
ICチップには、複数個のマスタ、少なくとも1個のス
レーブ及びアービタが含まれ、各マスタは、スレーブと
のデータ送受の通信に先立ち、アービタに該通信の調停
を要求することを特徴とする請求項1記載のデータ処理
システム。 - 【請求項14】 各マスタは、各自に固有の周波数を割
り当てられて、該固有の周波数の電磁波を使って、アー
ビタと通信するようになっていることを特徴とする請求
項13記載のデータ処理システム。 - 【請求項15】 マスタ−スレーブ間用周波数が設定さ
れ、 各マスタは、マスタ−スレーブ間用周波数の電磁波を使
って、所望のスレーブと通信可能になっていることを特
徴とする請求項14記載のデータ処理システム。 - 【請求項16】 前記マスタ−スレーブ間用周波数は、
相互に異なるものが複数個、設定され、 マスタとスレーブとの複数対が、各マスタ−スレーブ間
用周波数の電磁波を使って、同時、通信可能になってい
ることを特徴とする請求項15記載のデータ処理システ
ム。 - 【請求項17】 前記マスタ−スレーブ間用周波数は、
マスタ固有のものとして割り当てられた周波数又はスレ
ーブ固有のものとして割り当てられた周波数であること
を特徴とする請求項15記載のデータ処理システム。 - 【請求項18】 ワイヤレス通信用入出力部へ接続され
ているアンテナが前記ワイヤレス通信機能付きICチッ
プに形成されていることを特徴とする請求項1記載のデ
ータ処理システム。 - 【請求項19】 前記アンテナは前記ICチップの側縁
部に沿って形成され、前記ICチップは、フリップ・チ
ップBGAによりモジュール基板に実装されていること
を特徴とする請求項18記載のデータ処理システム。 - 【請求項20】 ワイヤレス通信用入出力部へ接続され
ているアンテナが、前記ワイヤレス通信機能付きICチ
ップのパッケージからの突出かつ露出状態で該パッケー
ジに固定されていることを特徴とする請求項1記載のデ
ータ処理システム。 - 【請求項21】 前記ワイヤレス通信機能付きICチッ
プは、ワイヤレス通信用入出力部へ接続されているアン
テナ用パッドを備え、 アンテナが、前記ワイヤレス通信機能付きICチップ搭
載のモジュールのマウントされている基板に起立状態で
固定され、かつ該基板の配線及び前記モジュールのリー
ドを介して前記ワイヤレス通信機能付きICチップの前
記アンテナ用パッドへ接続されていることを特徴とする
請求項1記載のデータ処理システム。 - 【請求項22】 前記複数個のワイヤレス通信機能付き
ICチップには、種々のプログラムを登録されているプ
ログラム用メモリチップ及びプログラムを書換え自在に
なっているとともに前記プログラム用メモリチップから
必要なプログラムをワイヤレス通信によりロードして実
行するプログラム実行用ICチップが含まれていること
を特徴とする請求項1記載のデータ処理システム。 - 【請求項23】 前記プログラム用メモリチップは、C
PUと各種周辺機器との間のインターフェース機能を実
行するプログラムを読出し自在に書き込まれているもの
であり、前記プログラム実行用ICチップは、周辺機器
とワイヤレス通信によりデータの入出力を行うとともに
CPUと該周辺機器との間のインターフェース機能を実
行するプログラムを前記プログラム用メモリチップから
ロード自在になっているものであることを特徴とする請
求項21記載のデータ処理システム。 - 【請求項24】 各々がデータの入出力をワイヤレスで
行うワイヤレス通信用入出力部をもつ複数個のワイヤレ
ス通信機能付きICチップを用意し、 これら複数個のワイヤレス通信機能付きICチップ間の
データの入出力を、該ワイヤレス通信用入出力部を介し
て行わせる、ことを特徴とするデータ処理方法。 - 【請求項25】 複数個のワイヤレス通信機能付きIC
チップ間のデータの入出力を、該ワイヤレス通信用入出
力部を介して行わせる場合に、ワイヤレス通信機能付き
ICチップの複数組又は複数対ごとに、相互に異なる周
波数の電磁波を使用させることにより、複数組又は複数
対について同時にデータ入出力を行わせることを特徴と
する請求項24記載のデータ処理方法。 - 【請求項26】 複数個のワイヤレス通信機能付きIC
チップ間のデータの入出力を、該ワイヤレス通信用入出
力部を介して行わせる場合に、 前記複数個のワイヤレス通信機能付きICチップについ
て、複数個のマスタ、少なくとも1個のスレーブ及びア
ービタに分類し、 各マスタには、スレーブとのデータ送受の通信に先立
ち、アービタに該通信の調停を要求させることを特徴と
する請求項24記載のデータ処理方法。 - 【請求項27】 各々がデータの入出力をワイヤレスで
行うワイヤレス通信用入出力部をもつ複数個のワイヤレ
ス通信機能付きICチップとして、種々のプログラムを
登録されているプログラム用メモリチップ及びプログラ
ムを書換え自在になっているプログラム実行用ICチッ
プを用意し、 前記プログラム実行用ICチップに、前記プログラム用
メモリチップから必要なプログラムをワイヤレス通信に
よりロードさせて実行させることを特徴とするデータ処
理方法。 - 【請求項28】 前記プログラムは、CPUと各種周辺
機器との間のインターフェース機能を実行するプログラ
ムであり、前記プログラム実行用ICチップは、周辺機
器とワイヤレス通信によりデータの入出力を行うととも
にCPUと該周辺機器との間のインターフェース機能を
実行するものであることを特徴とする請求項27記載の
データ処理方法。
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