JP4848108B2 - データ処理システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ等に装備されるデータ処理システムに関し、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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造における微細加工技術の進歩により、現在のＬＳＩでは、大規模なロジック（ｌｏｇｉｃ）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。
【０００３】
一方、種々のＩ／Ｏやデバイスがバスを共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。
【０００４】
特開平８−７７３１７号公報は、ＩＣカードに組み込む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。
【０００５】
また、ワイヤレス通信機能を装備させたＩＣ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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、デー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を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のデータ処理システムは、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。
【０００８】
データ処理システムに含まれる各ワイヤレス通信機能付き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。
【０００９】
このデータ処理システムは、例えば、従来は、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。
【００１０】
本発明の所定態様のデータ処理システムは次のものがある。
（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。
【００１１】
上記（ａ９）のデータ処理システムのさら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。
【００１２】
本発明の所定態様のデータ処理システムには、さらに、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ＩＣ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。
【００１３】
本発明のデータ処理方法によれば、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。
【００１４】
所定態様のデータ処理方法によれば、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。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。
【００１５】
本発明のデータ処理方法によれば、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、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。
【００１６】
所定態様のデータ処理方法によれば、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、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。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について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ＩＣ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。
【００１８】
図２は図１のＩＣチップ１０からＩ／Ｏパッドを省略することにより寸法を縮小したＩＣチップ１６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ＩＣ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（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）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１９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。
【００１９】
図３はＩＣチップ１０からＩ／Ｏパッドを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。
【００２０】
図４は複数個のワイヤレス通信機能付きＩＣモジュール３１ａ，・・・３１ｉ，３１ｊ，・・・３１ｎ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，・・・３１ｉ，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３１ａ，・・・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３１ａ，・・・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，３１ｊ，・・・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。
【００２１】
図５はＩ／Ｏパッド付きＩＣチップ３３ａ搭載のＩＣモジュール３２ａを使用する場合の基板３７ａ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３６ａ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３８ｃ、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。
【００２２】
これに対して、図６のＩＣモジュール３２ｂ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３２ｂ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３９ｂは電源及びグラウンド用のもののみとなり、基板３７ｂ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。
【００２３】
図７はワイヤレス・ユニット部装備のＣＰＵ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４２ａ，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４３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５５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。
【００２４】
図８はアンテナを内部に形成されているＩＣ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６１ａ，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，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄは、ワイヤレス・ユニット部６１ａ，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，６１ｃ，６１ｄへ接続されている。アンテナ用導体膜６２ａ，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５９内に十分に作り込み可能である。
【００２５】
図９は図８のＩＣチップをフリップ・チッ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，５９ｂ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６７ａ，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ＩＣ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。
【００２６】
図１０はアンテナ７９を外付けで装備する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，７８ｂ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。
【００２７】
図１１はアンテナ７９を基板８３上に設け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１０）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。
【００２８】
図１２はパーソナルコンピュータに装備さ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、イーサネットモジュール９０、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）モジュール９１、ＩＤＥ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ 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 Ｄｒｉｖｅ：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。
【００２９】
図１３はバスシステムにおける周波数の割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、ＣＰＵモジュール８６、イーサネットモジュール９０、ＵＳＢ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Ｍ１，Ｍ２，・・・，Ｍｎ，Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｍを割り当てられ、それらＭ１，Ｍ２，・・・，Ｍｎ，Ｓ１，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１００ａ，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１０２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，Ｍ２，・・・，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。
【００３０】
図１３において、各マスタは、所定のスレ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。
【００３１】
アービタ１０２はマスタＡへ次のときは、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。
【００３２】
マスタＡは、アービタ１０２からアクセス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。
【００３３】
図１４はＩＣモジュール間のデータ送受に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，１０７ｂ，・・・が実装され、これらＣＰＵモジュール１０６、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。ＦＰＧＡ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。
【００３４】
Ａ１：ＣＰＵモジュール１０６はＦＰＧＡ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。
【００３５】
図１４のシステムでは、基板の変更、ケー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、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ 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。
【００３６】
図１４のシステムでは、ＦＰＧＡモジュール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１０７ａ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、ＦＰＧＡモジュール１０７ａの代わりにＦＰＧＡモジュール１０７ｂへＨＤＤ１１０のデータ読出しを要求する。ＦＰＧＡ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。
【００３７】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、ＩＣチッ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｉ／Ｏパッドを含むパッドを装備するＩＣチップの概略構造図である。
【図２】図１のＩＣチップからＩ／Ｏパッドを省略す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。
【図３】Ｉ／Ｏパッドを省略しつつワイヤレス・ユニット部を複数個、装備するＩＣチップの概略構造図である。
【図４】複数個のワイヤレス通信機能付きＩＣモジュールを実装された基板の概略斜視図である。
【図５】Ｉ／Ｏパッド付きＩＣチップ搭載のＩＣモジュールを使用する場合の基板の構造断面図である。
【図６】ワイヤレス機能付きＩＣチップ搭載のＩＣモジュールを使用する場合の基板の構造断面図である。
【図７】ワイヤレス・ユニット部装備のＣＰＵチップの構成図である。
【図８】アンテナを内部に形成されているＩＣチップの構成図である。
【図９】図８のＩＣチップをフリップ・チッ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。
【図１０】アンテナを外付けで装備するＩＣモジュールの実装構造を示す図である。
【図１１】アンテナを基板上に設けた構造を示す図である。
【図１２】パーソナルコンピュータに装備さ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す図である。
【図１３】バスシステムにおける周波数の割り当てを示す図である。
【図１４】ＩＣモジュール間のデータ送受に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。
【符号の説明】
１２ ロジック部
１６ ＩＣチップ
１９ ワイヤレス・ユニット部
２３ ＩＣチップ
３０ 基板
３１ ワイヤレス通信機能付きＩＣモジュール
３３ｂ ワイヤレス機能付きＩＣチップ
３７ｂ 基板
４０ ＣＰＵチップ
４１ ＣＰＵコア
４２ ワイヤレス・ユニット部
５９ ＩＣチップ
６１ ワイヤレス・ユニット部
６２ アンテナ用導体膜
６７ モジュール基板
６８ ＩＣモジュール
７５ ＩＣモジュール
７９ アンテナ
８２ ＩＣモジュール
８３ 基板
８４ 配線
８５ 基板
８６ ＣＰＵモジュール
８７ メモリ・モジュール
８８ メモリ・モジュール
８９ アービタモジュール
９０ イーサネットモジュール
９１ ＵＳＢモジュール
９２ ＩＤＥモジュール
９９ マスタ
１００ スレーブ
１０２ アービタ
１０５ 基板
１０６ ＣＰＵモジュール
１０７ ＦＰＧＡモジュール
１１０ ＨＤＤ

Claims (7)

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ＩＣチップを有しているデータ処理システムであって、
   前記複数個のワイヤレス通信機能付きＩＣチップは、ＣＰＵコア又は復調部の出力をデコードするデコーダからの制御信号に基づいて複数個の周波数の中から搬送波の周波数及び検波の周波数を選択することができ、
   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ワイヤレス通信に先立ち、アービタに該ワイヤレス通信の調停を要求し、
   マスタは、アービタによりワイヤレス通信を許可された場合に、通信相手のスレーブとのデータ送受のワイヤレス通信を開始し、
   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おり、
   アービタは、ワイヤレス通信を許可されたマスタのＩＤと、使用するマスタ−スレーブ間周波数を通知し、
   各マスタは、前記マスタ−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おり、
   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り、
   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、通信可能になっており、
   マスタは、スレーブとのデータ送受の通信を終了すると、アービタへその旨をワイヤレス通信で通知することを特徴とするデータ処理システム。
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。
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又は２記載のデータ処理システム。
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。
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又は２記載のデータ処理システム。
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１〜５のいずれかに記載のデータ処理システム。
7. 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１〜６のいずれかに記載のデータ処理システム。

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