JPWO2017037883A1 - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

送信回路入力部１１と、送信回路部１２と、送信部１３と、を備えた第１半導体チップ１０と、受信部２３と、受信回路部２２と、受信回路出力部２１と、を備えた第２半導体チップ２０と、を備え、送信部１３と受信部２３とは、非接触に通信可能であり、送信回路部１２には、所定の送信側電位Ｅｔｘを有する送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎが入力され、送信回路部１２は、送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎに対応する送信回路部出力信号Ｓｔｘ＿ｏｕｔを出力し、送信回路部出力信号Ｓｔｘ＿ｏｕｔは、送信部１３と受信部２３との非接触の通信を介して、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎとして受信回路部２２に入力され、受信回路部２２は、所定の受信側電位Ｅｒｘを有する受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔを、受信回路出力部２１に出力し、送信側電位Ｅｔｘに対する受信側電位Ｅｒｘの割合を変更可能である半導体装置。

Description

本発明は、複数の半導体チップで構成され、各々の半導体チップ間で非接触に通信が可能である半導体装置に関する。
従来、複数の半導体チップで構成され、各々の半導体チップ間で非接触に通信が可能である半導体装置が知られている。このような半導体装置において、各半導体チップは、送信部、送信コイル、受信コイル及び受信部を備える。１つの半導体チップの送信信号は、送信部及び送信コイルを介して、他の半導体チップに送信される。送信部及び送信コイルを介して送信された送信信号は、他の半導体チップの受信コイル及び受信部を介して、受信信号として受信される（特許文献１、２参照。）。１つの半導体チップと他の半導体チップとの通信は、送信コイルと受信コイルとの磁界結合（誘導結合）によって行われるため、非接触な通信である。
各々の半導体チップ間で非接触に通信が可能である半導体装置は、ニューロ半導体装置の用途で使用されることが知られている（特許文献２参照。）。ニューロ半導体装置は、人の脳神経細胞の機能に模した機能を有する半導体装置であり、ニューロシナプティックプロセッシングユニット（Neuro-Synaptic Processing Unit）と称されることもある。なお、ニューロ半導体装置は、複数のニューロン部と、複数のシナプス結合部と、を備える。また、ニューロ半導体装置においては、複数のニューロン部は、複数のシナプス結合部を介して結合される。特許文献２のニューロ半導体装置においては、非接触通信を行う２つのコイルが、シナプス結合の一部を構成している。
特開２０１０−１５６５４号公報 特開平６−２４３１１７号公報
各々の半導体チップ間で非接触に通信が可能である半導体装置は、今後様々な用途で利用されることが予想される。特許文献２に記載されているようなニューロ半導体装置の用途は、様々な用途の一例である。発明者は、各々の半導体チップ間で非接触に通信が可能である半導体装置が様々な用途で利用可能とされるためには、送信信号の電位と受信信号の電位との関係を特定することが重要となる場合があり得ると考えた。しかし、特許文献１や特許文献２には、送信信号の電位や受信信号の電位に関する記載がない。
本発明は、複数の半導体チップで構成され、各々の半導体チップ間で非接触に通信が可能であり、且つ、様々な用途で利用可能な半導体装置を提供することを目的とする。
（１）本発明は、送信回路入力部と、前記送信回路入力部に接続された送信回路部と、前記送信回路部に接続された送信部と、を備えた第１半導体チップと、前記第１半導体チップの上又は下に配置された第２半導体チップであって、受信部と、前記受信部に接続された受信回路部と、前記受信回路部に接続された受信回路出力部と、を備えた第２半導体チップと、を備え、前記送信部と前記受信部とは、非接触に通信可能であり、前記送信回路部には、前記送信回路入力部を介して所定の送信側電位を有する送信回路部入力信号が入力され、前記送信回路部は、前記送信回路部入力信号に対応する送信回路部出力信号を出力し、前記送信回路部出力信号は、前記送信部と前記受信部との非接触の通信を介して、受信回路部入力信号として前記受信回路部に入力され、前記受信回路部は、前記受信回路部入力信号の電圧に対応し、且つ、所定の受信側電位を有する受信回路部出力信号を、前記受信回路出力部に出力し、前記送信側電位に対する前記受信側電位の割合を変更可能である半導体装置に関する。
（２）前記送信部は、送信コイルであり、前記受信部は、受信コイルであってよい。
（３）前記受信コイルは、巻数を変更可能な可変巻数受信コイルであり、前記受信回路部は、前記可変巻数受信コイルの巻数を変更する受信コイル巻数制御部を有し、前記受信コイル巻数制御部が前記可変巻数受信コイルの巻数を変更することによって、前記送信側電位に対する前記受信側電位の割合を変更可能であってもよい。
（４）前記送信コイルは、巻数を変更可能な可変巻数送信コイルであり、前記送信回路部は、前記可変巻数送信コイルの巻数を変更する送信コイル巻数制御部を有し、前記送信コイル巻数制御部が前記可変巻数送信コイルの巻数を変更することによって、前記送信側電位に対する前記受信側電位の割合を変更可能であってもよい。
（５）前記受信コイルは、複数の受信コイルを有し、前記受信回路部は、前記複数の受信コイルのいずれかを選択可能な受信コイル選択部を有し、前記受信コイル選択部が選択する受信コイルを変更することによって、前記送信側電位に対する前記受信側電位の割合を変更可能であってもよい。
（６）前記送信部は、複数の送信コイルを有し、前記送信回路部は、前記複数のコイルのいずれか１つ以上を選択可能な送信コイル選択部を有し、前記送信コイル選択部が選択する送信コイルを変更することによって、前記送信側電位に対する前記受信側電位の割合を変更可能であってもよい。
（７）前記受信回路部は、前記受信回路部入力信号を増幅して前記受信回路部出力信号を出力する受信回路電圧可変増幅部と、前記受信回路電圧可変増幅部を制御することによって、前記受信回路電圧可変増幅部の増幅率を変更するように制御可能な可変増幅率制御部と、を有し、前記可変増幅率制御部が前記受信回路電圧可変増幅部の増幅率を変更するように前記受信回路電圧可変増幅部を制御することによって、前記送信側電位に対する前記受信側電位の割合を変更可能であってもよい。
（８）前記送信回路部は、前記送信コイルに、前記送信側電位に対応する電流を有する送信部出力電流信号を出力する送信回路可変電流増幅部と、前記送信回路可変電流増幅部を制御することによって、前記送信部出力電流信号の電流を変更するように制御可能な可変電流制御部と、を有し、前記可変電流制御部が前記送信部出力電流信号の電流を変更するように前記送信回路可変電流増幅部を制御することによって、前記送信側電位に対する前記受信側電位の割合を変更可能であってもよい。
（９）複数の半導体チップを備え、上下方向に隣接する前記半導体チップは互いに直接接合されており、前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップは、複数の前記半導体チップの１つであってもよい。
（１０）本発明は、（１）から（９）のいずれかに記載の半導体装置であって、シナプス結合入力部とシナプス結合出力部とを有する複数のシナプス結合部と、前記複数のシナプス結合部を介して、互いに接続された複数のニューロン部と、を備え、前記シナプス結合入力部は前記送信回路入力部であり、前記シナプス結合出力部は前記受信回路出力部であり、前記送信側電位と前記受信側電位との比を変更することによって、前記シナプス結合部の重み係数を変更する半導体装置に関する。
（１１）前記送信回路入力部に入力される前記送信回路部入力信号の単位時間当たりの数に応じて、前記シナプス結合部の重み係数を変更してもよい。
（１２）前記送信回路入力部に前記送信回路部入力信号が入力されない時間の間、前記シナプス結合部の重み係数が経時的に減少してもよい。
本発明によれば、複数の半導体チップで構成され、各々の半導体チップ間で非接触に通信が可能であり、且つ、様々な用途で利用可能な半導体装置を提供することができる。
は、第１実施形態の半導体装置の回路図である。 は、第１実施形態の半導体装置における受信コイルの構成を説明するための図である。 は、第２実施形態の半導体装置の回路図である。 は、第２実施形態の半導体装置における受信コイルの構成を説明するための図である。 は、第３実施形態の半導体装置の回路図である。 は、第３実施形態の半導体装置における受信回路電圧可変増幅部の一例を示す図である。 は、第４実施形態の半導体装置の回路図である。 は、第４実施形態の半導体装置における送信回路可変電流増幅部の一例を示す図である。 は、第１実施形態〜第４実施形態の半導体チップの内部透過斜視図である。 は、第１実施形態〜第４実施形態の半導体装置における非接触通信を説明するための概略断面図である。 は、第５実施形態のニューロ半導体装置を説明するための図であり、（Ａ）は、ニューロ半導体装置におけるニューロネットワークを説明するための図であり、（Ｂ）は、シナプス結合部を説明するための図である。
本明細書の説明において、「非接触に通信を行う」とは、通信を行う一方の通信部と、通信を行う他方の通信部とが、互いに接触せず、且つ導電性部材（半田、導電性接着剤、ワイヤ等のいずれか１つ以上）を介さずに通信を行うことを意味する。また、「接触して通信を行う」とは、通信を行う一方の通信部と、通信を行う通信部とが、互いに接触して通信を行うか、又は導電性部材（半田、導電性接着剤、ワイヤ等のいずれか１つ以上）を介して通信を行うことを意味する。また、通信部とは、送信及び受信を行う部分、送信のみを部分、及び、受信のみを部分を含む概念である。
［第１実施形態］
以下、第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態の半導体装置の構成の回路図である。図２は、第１実施形態の半導体装置における受信コイルの構成を説明するための図である。
図１に示されるように、半導体装置１は、第１半導体チップ１０と、第２半導体チップ２０と、を備える。第１半導体チップ１０の上側主面と第２半導体チップ２０の下側主面とは、フュージョンボンディングによって接合されている。なお、半導体装置１は、第２半導体チップ２０の上に接合された他の半導体チップを備えている。しかし、図１では、第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０以外の半導体チップの図示は省略されている。第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０以外の半導体チップについては、後述する。
第１半導体チップ１０は、送信回路入力部１１と、送信回路部１２と、送信部としての送信コイル１３と、を備える。送信回路部１２は、送信回路電流増幅部１２１を有している。送信回路電流増幅部１２１は、送信回路電流増幅部入力端子１２１Ａと、送信回路電流増幅部第１出力端子１２１Ｂ１と、送信回路電流増幅部第２出力端子１２１Ｂ２と、を有する。送信回路電流増幅部１２１は、送信回路電流増幅部入力端子１２１Ａに入力される信号の電位に対応する電流を、送信回路電流増幅部第１出力端子１２１Ｂ１及び送信回路電流増幅部第２出力端子１２１Ｂ２から出力する増幅部である。送信回路電流増幅部１２１は、トランスコンダクタンスアンプと称されることもある増幅部である。送信回路電流増幅部１２１において、入力される電位と出力される電流とは、一対一で対応する（トランスコンダクタンスが一定）。
送信回路電流増幅部第１出力端子１２１Ｂ１から出力される電流の極性と、送信回路電流増幅部第２出力端子１２１Ｂ２から出力される電流の極性は、逆極性である。すなわち、送信回路電流増幅部１２１から出力される信号は、平衡信号（差動信号）である。送信コイル１３は、巻数３（複数巻）のコイルであり、２つの入力端子（送信コイル第１入力端子１３１Ａ１、送信コイル第２入力端子１３１Ａ２）を有する。
送信回路入力部１１の一端は、送信信号処理部１４等（不図示）に接続されている。送信回路入力部１１の他端は、送信回路部１２に接続されている。より具体的には、送信回路入力部１１の他端は、送信回路電流増幅部入力端子１２１Ａに接続されている。送信回路部１２は、送信コイル１３に接続されている。より具体的には、送信回路電流増幅部第１出力端子１２１Ｂ１は、送信コイル第１入力端子１３１Ａ１に接続され、送信回路電流増幅部第２出力端子１２１Ｂ２は、送信コイル第２入力端子１３１Ａ２に接続される。
第２半導体チップ２０は、受信部としての受信コイル２３と、受信回路部２２と、受信回路出力部２１と、を備える。受信コイル２３は、巻数３（複数巻）のコイルであり、２つの出力端子（受信コイル第１出力端子２３Ａ１、受信コイル第２出力端子２３Ａ２）を有している。また、受信コイル第１出力端子２３Ａ１と受信コイル第２出力端子２３Ａ２との間には、受信コイル第３出力端子２３Ａ３及び受信コイル第４出力端子２３Ａ４が設けられている。
受信回路部２２は、受信回路電圧増幅部２２１と、受信回路スイッチ部２２２と、受信コイル巻数制御部２２３と、を有する。受信回路電圧増幅部２２１は、受信回路電圧増幅部第１入力端子２２１Ａ１と、受信回路電圧増幅部第２入力端子２２１Ａ２と、受信回路電圧増幅部出力端子２２１Ｂと、を有する。受信回路電圧増幅部２２１は、受信回路電圧増幅部第１入力端子２２１Ａ１と受信回路電圧増幅部第２入力端子２２１Ａ２との電圧に対応する電圧の信号を増幅し、受信回路電圧増幅部出力端子２２１Ｂから出力する増幅部である。受信回路電圧増幅部２２１の増幅率は、一定である。受信回路電圧増幅部第１入力端子２２１Ａ１に入力される電圧の極性と、受信回路電圧増幅部第２入力端子２２１Ａ２に入力される電圧の極性は、逆極性である。すなわち、受信回路電圧増幅部２２１に入力される信号は、平衡信号（差動信号）である。
受信回路スイッチ部２２２は、第１受信回路スイッチ２２２Ａ１、第２受信回路スイッチ２２２Ａ２及び第３受信回路スイッチ２２２Ａ３を有する。各スイッチは、ＭＯＳ等の電界効果トランジスタで構成されている。受信コイル巻数制御部２２３は、第１受信回路スイッチ２２２Ａ１、第２受信回路スイッチ２２２Ａ２及び第３受信回路スイッチ２２２Ａ３に対して、ＯＮ／ＯＦＦを制御する制御信号を出力する制御部である。
受信コイル第１出力端子２３Ａ１は、第１受信回路スイッチ２２２Ａ１の一端に接続されている。受信コイル第２出力端子２３Ａ２は、受信回路電圧増幅部第２入力端子２２１Ａ２に接続されている。受信コイル第３出力端子２３Ａ３は、第２受信回路スイッチ２２２Ａ２の一端に接続されている。受信コイル第４出力端子２３Ａ４は、第３受信回路スイッチ２２２Ａ３の一端に接続されている。第１受信回路スイッチ２２２Ａ１の他端、第２受信回路スイッチ２２２Ａ２の他端及び第３受信回路スイッチ２２２Ａ３の他端は、受信回路電圧増幅部第１入力端子２２１Ａ１に接続されている。受信回路電圧増幅部出力端子２２１Ｂは、受信信号処理部２４等（不図示）に接続されている。
なお、図１において、送信コイル１３及び受信コイル２３は、ソレノイドコイルのように図示されている。しかし、図１において、図示及び説明を容易にするために、ソレノイドコイルのように図示されているに過ぎない。送信コイル１３及び受信コイル２３は、ソレノイドコイルに限定されない。
次に、半導体装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。送信信号処理部１４等（不図示）から出力された信号は、送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎとして送信回路入力部１１を介して送信回路電流増幅部入力端子１２１Ａに入力される。送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎは、送信側電位Ｅｔｘを有する信号である。送信回路電流増幅部１２１は、送信回路電流増幅部第１出力端子１２１Ｂ１から送信回路部出力信号Ｓｔｘ＿ｏｕｔ＋を送信コイル第１入力端子１３１Ａ１に出力し、送信回路電流増幅部第２出力端子１２１Ｂ２から送信回路部出力信号Ｓｔｘ＿ｏｕｔ−を送信コイル第２入力端子１３１Ａ２に出力する。送信回路部出力信号Ｓｔｘ＿ｏｕｔ＋は、Ｉｔｘ＋の電流を有する信号である。送信回路部出力信号Ｓｔｘ＿ｏｕｔ−は、Ｉｔｘ−の電流を有する信号である。Ｉｔｘ＋とＩｔｘ−は、ハイレベル及びローレベルが略一致（又は正確に一致）し、極性が逆の電流である。送信コイル１３には、Ｉｔｘ＋及びＩｔｘ−が流れる。その結果、送信コイル１３からは、受信コイル２３に向けて磁界Ｍ（磁束Ｂ）が生じる。
送信コイル１３と受信コイル２３は、磁界結合（誘導結合）することが可能な位置関係で配置されている。例えば、送信コイル１３と受信コイル２３は、上下方向でコイルの中心が一致するように配置されている。そのため、受信コイル２３において、受信コイル第１出力端子２３Ａ１と受信コイル第２出力端子２３Ａ２との間には、磁界Ｍ（磁束Ｂ）に対応した電圧Ｖｒｘ１が生じる。受信コイル第３出力端子２３Ａ３と受信コイル第２出力端子２３Ａ２との間には、磁界Ｍ（磁束Ｂ）に対応した電圧Ｖｒｘ２が生じる。受信コイル第４出力端子２３Ａ４と受信コイル第２出力端子２３Ａ２との間には、磁界Ｍ（磁束Ｂ）に対応した電圧Ｖｒｘ３が生じる。なお、受信コイル２３に生じる電圧は、巻数が多いほど大きくなる。そして、受信コイル２３の巻数は、受信コイル第１出力端子２３Ａ１から受信コイル第２出力端子２３Ａ２間までの場合に巻数３となり、受信コイル第３出力端子２３Ａ３から受信コイル第２出力端子２３Ａ２間までの場合に巻数２となり、受信コイル第４出力端子２３Ａ４から受信コイル第２出力端子２３Ａ２間までの場合に巻数１となる。そのため、生じる電圧の大小関係は、Ｖｒｘ１＞Ｖｒｘ２＞Ｖｒｘ３となる。
受信コイル巻数制御部２２３は、受信回路スイッチ部２２２に対して、第１受信回路スイッチ２２２Ａ１、第２受信回路スイッチ２２２Ａ２及び第３受信回路スイッチ２２２Ａ３のいずれか１つをＯＮにし、他の２つをＯＦＦにする制御信号を出力する。受信コイル第１出力端子２３Ａ１には、磁界Ｍ（磁束Ｂ）に対応して、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ＋が出力され、受信コイル第２出力端子２３Ａ２には、磁界Ｍ（磁束Ｂ）に対応して、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ−が出力される。受信コイル第１出力端子２３Ａ１と受信コイル第２出力端子２３Ａ２との電圧は、Ｖｒｘ１、Ｖｒｘ２及びＶｒｘ３のいずれかの電圧となる。受信コイル２３は、受信コイル巻数制御部２２３に制御されることによって、可変巻数受信コイルとして機能する。
受信回路電圧増幅部第１入力端子２２１Ａ１には、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ＋が入力され、受信回路電圧増幅部第２入力端子２２１Ａ２には、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ−が入力される。受信回路電圧増幅部２２１は、入力された受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ＋及び受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ−を増幅し、増幅した信号を受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔとして、受信回路出力部２１を介して、受信信号処理部２４等（不図示）に出力する。受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔの電位である受信側電位Ｅｒｘは、受信コイル第１出力端子２３Ａ１と受信コイル第２出力端子２３Ａ２との電圧がＶｒ１の場合に最も高くなり、受信コイル第１出力端子２３Ａ１と受信コイル第２出力端子２３Ａ２との電圧がＶｒ３の場合に最も低くなる。
このように、半導体装置１において、受信コイル巻数制御部２２３は、受信回路スイッチ部２２２を制御することにより、受信コイル２３の巻数を変更することができる。そして、受信コイルの巻数が変更されることにより、受信回路電圧増幅部２２１から出力される受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔの電位である受信側電位Ｅｒｘは変更される。すなわち、半導体装置１は、受信コイル巻数制御部２２３が受信コイル２３の巻数を変更することによって、送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎの電位である送信側電位Ｅｔｘに対する受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔの電位である受信側電位Ｅｒｘの割合を変更可能な半導体装置である。
次に、受信コイル２３の構造について、図２を参照しながら説明する。受信コイル２３は、巻数３の渦巻き状のコイルである。受信コイル２３は、４つの出力端子が設けられている。最も左側の端子は、受信コイル第２出力端子２３Ａ２である。左側から２番目の端子は、受信コイル第１出力端子２３Ａ１である。左側から３番目の端子は、受信コイル第３出力端子２３Ａ３である。左側から４番目の端子は、受信コイル第４出力端子２３Ａ４である。また、配線が重なる部分には、絶縁体Ｊが配置されている。受信コイル２３は、受信コイル第１出力端子２３Ａ１から受信コイル第２出力端子２３Ａ２間までの場合に巻数３となり、受信コイル第３出力端子２３Ａ３から受信コイル第２出力端子２３Ａ２間までの場合に巻数２となり、受信コイル第４出力端子２３Ａ４から受信コイル第２出力端子２３Ａ２間までの場合に巻数１となる可変巻数受信コイルである。なお、渦巻き状のコイルは例示であり、受信コイル２３は、らせん軸が上下方向に延びるソレノイドコイルであってもよい。
第１実施形態の半導体装置１によれば、以下の効果が奏される。
半導体装置１は、送信回路入力部１１と、送信回路入力部１１に接続された送信回路部１２と、送信回路部１２に接続された送信コイル１３と、を備えた第１半導体チップ１０と、第１半導体チップ１０の上又は下に配置された第２半導体チップ２０であって、受信コイル２３と、受信コイル２３に接続された受信回路部２２と、受信回路部２２に接続された受信回路出力部２１と、を備えた第２半導体チップ２０と、を備えた半導体装置である。半導体装置１において、送信コイル１３と受信コイル２３とは、磁界結合（誘導結合）によって非接触に通信可能であり、送信回路部１２には、送信回路入力部１１を介して所定の送信側電位Ｅｔｘを有する送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎが入力される。送信回路部１２は、送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎに対応する送信回路部出力信号Ｓｔｘ＿ｏｕｔ＋，Ｓｔｘ＿ｏｕｔ−を出力し、送信回路部出力信号Ｓｔｘ＿ｏｕｔ＋，Ｓｔｘ＿ｏｕｔ−は、送信コイル１３と受信コイル２３との磁界結合（誘導結合）による非接触の通信を介して、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ＋，Ｓｒｘ＿ｉｎ−として受信回路部２２に入力される。受信回路部２２は、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ＋，Ｓｒｘ＿ｉｎ−の電圧に対応し、且つ、所定の受信側電位Ｅｒｘを有する受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔを、受信回路出力部２１に出力する。半導体装置１においては、送信側電位Ｅｔｘに対する受信側電位Ｅｒｘの割合が変更可能である。よって、半導体装置１は、様々な用途で利用可能となる。
より具体的には、受信コイル２３は、巻数を変更可能な可変巻数受信コイルであり、受信回路部２２は、可変巻数受信コイルの巻数を変更する受信コイル巻数制御部２２３を有し、受信コイル巻数制御部２２３が可変巻数受信コイルの巻数を変更することによって、送信側電位Ｅｔｘに対する受信側電位Ｅｒｘの割合を変更可能である。よって、半導体装置１は、様々な用途で利用可能となる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、第２実施形態の半導体装置の回路図である。図４は、第２実施形態の半導体装置における受信コイルの構成を説明するための図である。第２実施形態については、主として、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様な構成については、説明を省略する。特に説明しない点は、第１実施形態についての説明が適宜適用される。
図３に示されるように、第２実施形態の半導体装置１Ａは、第１半導体チップ１０と、第２半導体チップ２０と、を備える。第１半導体チップ１０の上側主面と第２半導体チップ２０の下側主面とは、フュージョンボンディングによって接合されている。第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０以外の半導体チップについては、後述する。
第１半導体チップ１０は、送信回路入力部１１と、送信回路部１２と、送信部としての送信コイル１３と、を備える。送信回路入力部１１、送信回路部１２及び送信コイル１３は、第１実施形態の半導体装置１のものと同じである。また、送信回路入力部１１、送信回路部１２及び送信コイル１３の接続関係も、第１実施形態の半導体装置１と同じである。
第２半導体チップ２０は、受信コイル２３と、受信回路部２２と、受信回路出力部２１と、を備える。受信コイル２３は、第１受信コイル２３−１と、第２受信コイル２３−２と、第３受信コイル２３−３と、で構成される。第１受信コイル２３−１、第２受信コイル２３−２及び第３受信コイル２３−３は、独立した３つのコイルである。第１受信コイル２３−１の面積は、第２受信コイル２３−２の面積及び第３受信コイル２３−３の面積よりも大きい、また、第２受信コイル２３−２の面積は、第３受信コイル２３−３の面積よりも大きい。
第１受信コイル２３−１は、第１受信コイル第１端子２３−１Ａ１と、第１受信コイル第２端子２３−１Ａ２と、を有する。第２受信コイル２３−２は、第２受信コイル第１端子２３−２Ａ１と、第２受信コイル第２端子２３−２Ａ２と、を有する。第３受信コイル２３−３は、第３受信コイル第１端子２３−３Ａ１と、第３受信コイル第２端子２３−３Ａ２と、を有する。
受信回路部２２は、受信回路電圧増幅部２２１と、受信回路スイッチ部２２２と、受信コイル選択部２２４と、を有する。受信回路電圧増幅部２２１は、第１実施形態の半導体装置１のものと同じである。受信回路スイッチ部２２２は、第１受信回路スイッチ２２２Ａ１、第２受信回路スイッチ２２２Ａ２、第３受信回路スイッチ２２２Ａ３、第４受信回路スイッチ２２２Ａ４、第５受信回路スイッチ２２２Ａ５及び第６受信回路スイッチ２２２Ａ６を有する。各スイッチは、ＭＯＳ等の電界効果トランジスタで構成されている。受信コイル選択部２２４は、第１受信回路スイッチ２２２Ａ１〜第６受信回路スイッチ２２２Ａ６に対して、ＯＮ／ＯＦＦを制御する制御信号を出力する制御部である。
第１受信コイル第１端子２３−１Ａ１は、第１受信回路スイッチ２２２Ａ１の一端に接続されている。第１受信コイル第２端子２３−１Ａ２は、第２受信回路スイッチ２２２Ａ２の一端に接続されている。第２受信コイル第１端子２３−２Ａ１は、第３受信回路スイッチ２２２Ａ３の一端に接続されている。第２受信コイル第２端子２３−２Ａ２は、第４受信回路スイッチ２２２Ａ４の一端に接続されている。第３受信コイル第１端子２３−３Ａ１は、第５受信回路スイッチ２２２Ａ５の一端に接続されている。第３受信コイル第１端子２３−３Ａ２は、第６受信回路スイッチ２２２Ａ６の一端に接続されている。
第１受信回路スイッチ２２２Ａ１の他端、第３受信回路スイッチ２２２Ａ３の他端及び第５受信回路スイッチ２２２Ａ５の他端は、受信回路電圧増幅部第１入力端子２２１Ａ１に接続されている。第２受信回路スイッチ２２２Ａ２の他端、第４受信回路スイッチ２２２Ａ４の他端及び第６受信回路スイッチ２２２Ａ６の他端は、受信回路電圧増幅部第２入力端子２２１Ａ２に接続されている。
次に、半導体装置１Ａの動作について、図３を参照しながら説明する。半導体装置１Ａにおいても、半導体装置１と同様に、送信コイル１３から受信コイル２３に向けて磁界Ｍ（磁束Ｂ）が生じる。第１受信コイル２３−１には、磁界Ｍ（磁束Ｂ）に対応した電圧Ｖｒｘ１´が生じる。第２受信コイル２３−２には、磁界Ｍ（磁束Ｂ）に対応した電圧Ｖｒｘ２´が生じる。第３受信コイル２３−３には、磁界Ｍ（磁束Ｂ）に対応した電圧Ｖｒｘ３´が生じることになる。第１受信コイル２３−１の面積、第２受信コイル２３−２の面積及び第３受信コイル２３−３の面積の関係から、Ｖｒｘ１´＞Ｖｒｘ２´＞Ｖｒｘ３´となる。
受信コイル選択部２２４は、受信回路スイッチ部２２２に対し、第１受信コイル２３−１、第２受信コイル２３−２及び第３受信コイル２３−３のいずれかを選択する制御信号を出力する。より具体的には、受信コイル選択部２２４は、第１受信コイル２３−１を選択する場合、第１受信回路スイッチ２２２Ａ１及び第２受信回路スイッチ２２２Ａ２をＯＮにし、他の受信回路スイッチをＯＦＦにする。受信コイル選択部２２４は、第２受信コイル２３−２を選択する場合、第３受信回路スイッチ２２２Ａ３及び第４受信回路スイッチ２２２Ａ４をＯＮにし、他の受信回路スイッチをＯＦＦにする。受信コイル選択部２２４は、第３受信コイル２３−３を選択する場合、第５受信回路スイッチ２２２Ａ５及び第６受信回路スイッチ２２２Ａ６をＯＮにし、他の受信回路スイッチをＯＦＦにする。
選択されたコイルからは、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ＋及び受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ−が出力される。選択されたコイルが第１受信コイル２３−１の場合、コイル端子間の電圧はＶｒｘ１´であり、選択されたコイルが第２受信コイル２３−２の場合、コイル端子間の電圧はＶｒｘ２´であり、選択されたコイルが第３受信コイル２３−３の場合、コイル端子間の電圧はＶｒｘ３´である。
受信回路電圧増幅部第１入力端子２２１Ａ１には、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ＋が入力され、受信回路電圧増幅部第２入力端子２２１Ａ２には、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ−が入力される。受信回路電圧増幅部２２１は、入力された受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ＋及び受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ−を増幅し、増幅した信号を受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔとして、受信回路出力部２１を介して、受信信号処理部等（不図示）に出力する。受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔは、コイル端子間の電圧がＶｒ１´の場合、最も電位が高くなり、コイル端子間の電圧がＶｒ３´の場合、最も電位が低くなる。
このように、半導体装置１Ａにおいて、受信コイル選択部２２４は、受信回路スイッチ部２２２を制御することにより、受信回路電圧増幅部２２１に接続される受信コイル２３を変更することができる。そして、受信回路電圧増幅部２２１に接続される受信コイル２３が変更されることにより、受信回路電圧増幅部２２１から出力される受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔの電位である受信側電位Ｅｒｘは変更される。すなわち、半導体装置１Ａは、受信コイル選択部２２４が第１受信コイル２３−１、第２受信コイル２３−２及び第３受信コイル２３−３のいずれかを選択することによって、送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎの電位である送信側電位Ｅｔｘに対する受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔの電位である受信側電位Ｅｒｘの割合を変更可能な半導体装置である。
次に、受信コイル２３の構造について、図４を参照しながら説明する。上述したように、受信コイル２３は、第１受信コイル２３−１、第２受信コイル２３−２及び第３受信コイル２３−３で構成されている。第１受信コイル２３−１、第２受信コイル２３−２及び第３受信コイル２３−３は、それぞれ１巻のコイルである。第３受信コイル２３−３の周囲に第２受信コイル２３−２が配置され、第２受信コイル２３−２の周囲に第１受信コイル２３−１が配置されている。このように、第１受信コイル２３−１、第２受信コイル２３−２及び第３受信コイル２３−３は、同軸コイルとして配置されている。第１受信コイル２３−１の面積は、第２受信コイル２３−２の面積よりも大きく、第２受信コイル２３−２の面積は、第３受信コイル２３−３の面積よりも大きい。なお、第１受信コイル２３−１、第２受信コイル２３−２及び第３受信コイル２３−３は同一平面状に配置されるように図示されている。しかし、第１受信コイル２３−１、第２受信コイル２３−２及び第３受信コイル２３−３は、同一平面状に配置されていなくてもよい。
第２実施形態の半導体装置１Ａによれば、以下の効果が奏される。
第２実施形態の半導体装置１Ａは、受信コイル２３が複数の受信コイルを有し、受信回路部２２は、複数の受信コイルのいずれかを選択可能な受信コイル選択部２２４を有し、受信コイル選択部２２４が選択する受信コイル２３を変更することによって、送信側電位Ｅｔｘに対する受信側電位Ｅｒｘの割合を変更可能である半導体装置である。よって、半導体装置１Ａは、様々な用途で利用可能となる。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、第３実施形態の半導体装置の回路図である。図６は、第３実施形態の半導体装置における受信回路電圧可変増幅部の一例を示す図である。第３実施形態については、主として、第１実施形態又は第２実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態又は第２実施形態と同様な構成については、説明を省略する。特に説明しない点は、第１実施形態又は第２実施形態についての説明が適宜適用される。
図５に示されるように、第３実施形態の半導体装置１Ｂは、第１半導体チップ１０と、第２半導体チップ２０と、を備える。第１半導体チップ１０の上側主面と第２半導体チップ２０の下側主面とは、フュージョンボンディングによって接合されている。第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０以外の半導体チップについては、後述する。
第１半導体チップ１０は、送信回路入力部１１と、送信回路部１２と、送信部としての送信コイル１３と、を備える。送信回路入力部１１、送信回路部１２及び送信コイル１３は、第１実施形態の半導体装置１や第２実施形態の半導体装置１Ａのものと同じである。また、送信回路入力部１１、送信回路部１２及び送信コイル１３の接続関係も、第１実施形態の半導体装置１と同じである。
第２半導体チップ２０は、受信コイル２３と、受信回路部２２と、受信回路出力部２１と、を備える。受信コイル２３は、第１実施形態の半導体装置１と同様に、巻数３（複数巻き）渦巻状のコイルである。ただし、受信コイル２３には、受信コイル第１出力端子２３Ａ１及び受信コイル第２出力端子２３Ａ２が設けられているものの、受信コイル第３出力端子２３Ａ３及び受信コイル第４出力端子２３Ａ４は設けられていない。すなわち、半導体装置１Ｂにおける受信コイル２３は、巻数が変更可能なコイルではなく、巻数は固定されたコイルである。
受信回路部２２は、受信回路電圧可変増幅部２２５と、可変増幅率制御部２２６と、を有する。受信回路部２２は、第１実施形態の半導体装置１や第２実施形態の半導体装置１Ａのような受信コイル巻数制御部２２３は設けられていない。
受信回路電圧可変増幅部２２５は、変更可能な増幅率を有する増幅部である。可変増幅率制御部２２６は、受信回路電圧可変増幅部２２５の増幅率を変更する制御を行う制御部である。受信回路電圧可変増幅部２２５は、受信回路電圧増幅部第１入力端子２２５Ａ１と、受信回路電圧増幅部第２入力端子２２５Ａ２と、受信回路電圧増幅部出力端子２２５Ｂと、を有する。受信回路電圧可変増幅部２２５は、変更可能な増幅率を有する増幅部である点を除けば、機能は受信回路電圧増幅部２２１と同じである。
次に、半導体装置１Ｂの動作について、図５を参照しながら説明する。半導体装置１Ｂにおいても、半導体装置１や半導体装置１Ａと同様に、送信コイル１３から受信コイル２３に向けて磁界Ｍ（磁束Ｂ）が生じる。受信コイル２３には、磁界Ｍ（磁束Ｂ）に対応した電圧Ｖｒｘが生じる。受信コイル第１出力端子２３Ａ１には、磁界Ｍ（磁束Ｂ）に対応して、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ＋が出力され、受信コイル第２出力端子２３Ａ２には、磁界Ｍ（磁束Ｂ）に対応して、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ−が出力される。なお、受信コイル第１出力端子２３Ａ１と受信コイル第２出力端子２３Ａ２との間の電圧はＶｒｘである。
受信回路電圧可変増幅部２２５は、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ＋及びＳｒｘ＿ｉｎ−を増幅する。受信回路電圧可変増幅部２２５は、増幅した信号を受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔとして、受信回路出力部２１を介して、受信信号処理部等（不図示）に出力する。受信回路電圧可変増幅部２２５の増幅率は、可変増幅率制御部２２６によって制御される。よって、受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔの電位は、可変増幅率制御部２２６の制御によって変化する。
このように、半導体装置１Ｂにおいて、可変増幅率制御部２２６が、受信回路電圧可変増幅部２２５の増幅率を制御することにより、受信回路電圧可変増幅部２２５から出力される受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔの電位を変更することができる。すなわち、半導体装置１Ｂは、受信回路電圧増幅部２２１の増幅率を変化させることによって、送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎの電位である送信側電位Ｅｔｘに対する受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔの電位である受信側電位Ｅｒｘの割合を変更可能な半導体装置である。
次に、受信回路電圧可変増幅部２２５の構造について、図６を参照しながら説明する。受信回路電圧可変増幅部２２５は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴで構成されるトランジスタ対（ＦＥＴ１，ＦＥＴ２）と、ＦＥＴ１のドレインと電源Ｖｄとの間に接続された抵抗Ｒ１と、ＦＥＴ２のドレインと電源Ｖｄとの間に接続された抵抗Ｒ２と、トランジスタ対（ＦＥＴ１，ＦＥＴ２）のソースとグランドＧとの間に接続された可変電流源Ｉａと、を有する。なお、抵抗Ｒ１の抵抗値と抵抗Ｒ２の抵抗値は等しい。
受信回路電圧増幅部第１入力端子２２５Ａ１は、ＦＥＴ１のゲートに対応し、受信回路電圧増幅部第２入力端子２２５Ａ２は、ＦＥＴ２のゲートに対応する。受信回路電圧増幅部出力端子２２５Ｂは、ＦＥＴ１又はＦＥＴ２のドレインに対応（図６では、ＦＥＴ２のドレインに対応）する。また、可変電流源Ｉａには、可変増幅率制御部２２６が接続されている。可変増幅率制御部２２６から出力される制御電圧によって、可変電流源Ｉａの電流が変化する。その結果、ＦＥＴ２のドレイン電圧は変化する。すなわち、受信回路電圧可変増幅部２２５の増幅率は、可変電流源Ｉａの電流によって変化する。よって、図６に示される受信回路電圧可変増幅部２２５は、可変増幅率を有する増幅部として機能する。
受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ＋は、ＦＥＴ１のゲートに入力され、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ−は、ＦＥＴ２のゲートに入力される。Ｓｒｘ＿ｏｕｔは、ＦＥＴ２のドレインから出力される。Ｓｒｘ＿ｏｕｔの電位は、可変電流源Ｉａの電流によって変化する。よって、図６で示される回路は、受信回路電圧可変増幅部２２５として使用され得る。なお、受信回路電圧可変増幅部２２５は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴで構成されるトランジスタ対が使用されたものであってもよい。
第３実施形態の半導体装置１Ｂによれば、以下の効果が奏される。
第３実施形態の半導体装置１Ｂは、受信回路部２２は、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ＋及びＳｒｘ＿ｉｎ−を増幅して受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔを出力する受信回路電圧可変増幅部２２５と、受信回路電圧可変増幅部２２５を制御することによって、受信回路電圧可変増幅部２２５の増幅率を変更するように制御可能な可変増幅率制御部２２６と、を有し、可変増幅率制御部２２６が前記電圧増幅部の増幅率を変更するように受信回路電圧可変増幅部２２５を制御することによって、送信側電位Ｅｔｘに対する受信側電位Ｅｒｘの割合を変更可能である半導体装置である。よって、半導体装置１は、様々な用途で利用可能となる。
［第４実施形態］
次に、第４実施形態について、図７及び図８を参照しながら説明する。図７は、第４実施形態の半導体装置の回路図である。図８は、第４実施形態の半導体装置における送信回路可変電流増幅部の一例を示す図である。第４実施形態については、主として、第１〜３実施形態（特に、第３実施形態）と異なる点を中心に説明し、第１〜３実施形態（特に、第３実施形態）と同様な構成については、説明を省略する。特に説明しない点は、第１〜３実施形態（特に、第３実施形態）についての説明が適宜適用される。
図７に示されるように、第３実施形態の半導体装置１Ｃは、第１半導体チップ１０と、第２半導体チップ２０と、を備える。第１半導体チップ１０の上側主面と第２半導体チップ２０の下側主面とは、フュージョンボンディングによって接合されている。第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０以外の半導体チップについては、後述する。
第１半導体チップ１０は、送信回路入力部１１と、送信回路部１２と、送信部としての送信コイル１３と、を備える。送信回路入力部１１及び送信コイル１３は、半導体装置１、半導体装置１Ａ及び半導体装置１Ｂのものと同じである。
送信回路部１２は、送信回路可変電流増幅部１２２と、可変電流制御部１２３と、を有している点で、第１〜第３実施形態のものと異なる。送信回路可変電流増幅部１２２は、出力電流を変更可能な増幅部である。送信回路可変電流増幅部１２２は、所定の電位を有する入力信号に対する出力電流の比を変更可能な増幅部、或いは可変トランスコンダクタンスアンプと表現され得る。送信回路可変電流増幅部１２２は、送信回路電流増幅部入力端子１２１Ａと、送信回路電流増幅部第１出力端子１２１Ｂ１と、送信回路電流増幅部第２出力端子１２１Ｂ２と、を有する。送信回路可変電流増幅部１２２は、出力電流を変更可能な増幅部である点を除けば、機能は送信回路電流増幅部１２１と同じである。可変電流制御部１２３は、送信回路可変電流増幅部１２２の出力電流を変更する制御を行う制御部である。
第２半導体チップ２０は、受信コイル２３と、受信回路部２２と、受信回路出力部２１と、を備える。受信コイル２３及び受信回路出力部２１は、第３実施形態の半導体装置１Ｂのものと同じである。受信回路部２２は、受信回路電圧増幅部２２１を有する。受信回路部２２は、受信回路電圧可変増幅部２２５の代わりに受信回路電圧増幅部２２１が設けられており、可変増幅率制御部２２６は設けられていない。
次に、半導体装置１Ｂの動作について、図５を参照しながら説明する。送信信号処理部等（不図示）から出力された送信信号Ｓｔｘは、送信回路入力部１１を介して送信回路電流増幅部入力端子１２１Ａに入力される。送信信号Ｓｔｘは、送信電位Ｖｔｘを有する信号である。送信回路可変電流増幅部１２２は、送信回路電流増幅部第１出力端子１２１Ｂ１から送信電流Ｉｔｘ＋を送信コイル第１入力端子１３１Ａ１に出力し、送信回路電流増幅部第２出力端子１２１Ｂ２から送信電流Ｉｔｘ−を送信コイル第２入力端子１３１Ａ２に出力する。送信コイル１３には、送信電流Ｉｔｘ＋及びＩｔｘ−が流れる。その結果、送信コイル１３からは、受信コイル２３に向けて磁界Ｍ（磁束Ｂ）が生じる。
送信回路可変電流増幅部１２２の出力電流は、可変電流制御部１２３によって制御される。よって、送信電流Ｉｔｘ＋及びＩｔｘ−は可変電流制御部１２３の制御によって変化する。送信電流Ｉｔｘ＋及びＩｔｘ−が変化すると、送信コイル１３から受信コイル２３に向けて生じる磁界Ｍ（磁束Ｂ）の強さも変化することになる。送信回路可変電流増幅部１２２は、磁界Ｍ（磁束Ｂ）の強さを変化させる増幅部であるともいえる。
受信コイル２３には、磁界Ｍ（磁束Ｂ）に対応した電圧Ｖｒｘが生じる。受信コイル第１出力端子２３Ａ１には、磁界Ｍ（磁束Ｂ）に対応して、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ＋が出力され、受信コイル第２出力端子２３Ａ２には、磁界Ｍ（磁束Ｂ）に対応して、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ−が出力される。受信回路電圧増幅部２２１は、受信回路部入力信号Ｓｒｘ＿ｉｎ＋及びＳｒｘ＿ｉｎ−を増幅する。受信回路電圧増幅部２２１は、増幅した信号を受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔとして、受信回路出力部２１を介して、受信信号処理部等（不図示）に出力する。なお、第３実施形態の半導体装置１Ｂとは異なり、受信回路電圧増幅部２２１の増幅率は一定に保たれる。
ここで、電圧Ｖｒｘは、送信電流Ｉｔｘ＋及びＩｔｘ−の変化に対応して変化するため、受信回路電圧増幅部２２１から出力される受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔの電位も送信電流Ｉｔｘ＋及びＩｔｘ−の変化に対応して変化することになる。
このように、半導体装置１Ｃにおいて、可変電流制御部１２３が送信回路可変電流増幅部１２２の出力電流を制御することにより、受信回路電圧増幅部２２１から出力される受信信号Ｓｒｘの電位を変更することができる。すなわち、半導体装置１Ｃは、送信回路可変電流増幅部１２２の出力電流を変化させることによって、送信信号Ｓｔｘの電位に対する受信信号Ｓｒｘの電位の割合を変更可能な半導体装置である。
次に、送信回路可変電流増幅部１２２の構造について、図８を参照しながら説明する。送信回路可変電流増幅部１２２は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴで構成されるトランジスタ対（ＦＥＴ３，ＦＥＴ４）と、ＦＥＴ４のドレインと電源Ｖｄとの間に接続された電流源Ｉｃ３と、ＦＥＴ４のドレインと電源Ｖｄとの間に接続された電流源Ｉｃ４と、トランジスタ対（ＦＥＴ３，ＦＥＴ４）のソースとグランドＧとの間に接続された可変電流源Ｉｂと、を有する。ＦＥＴ３及びＦＥＴ４のドレインは、電源Ｖｄに接続されている。なお、電流源Ｉｃ３の特性と電流源Ｉｃ４の特性は同じである。また、ＦＥＴ３又はＦＥＴ４のゲートには、所定のバイアス電圧が印加される（図８では、ＦＥＴ４のゲートに所定のバイアス電圧Ｖｂが印加されている。）。
送信回路電流増幅部入力端子１２１Ａは、ＦＥＴ３又はＦＥＴ４（図８では、ＦＥＴ３）のゲートに対応し、送信回路電流増幅部第１出力端子１２１Ｂ１は、ＦＥＴ３のドレインに対応する。送信回路電流増幅部第２出力端子１２１Ｂ２は、ＦＥＴ４のドレインに対応する。また、可変電流源Ｉｂには、可変電流制御部１２３が接続されている。可変増幅率制御部２２６から出力される制御電圧によって、可変電流源Ｉｂの電流が変化する。その結果、ＦＥＴ３及びＦＥＴ４から出力される電流は変化する。すなわち、送信回路可変電流増幅部１２２の出力電流は、可変電流源Ｉｂの電流によって変化する。よって、図８に示される送信回路可変電流増幅部１２２は、出力電流を変更可能な増幅部として機能する。
送信信号Ｓｔｘは、ＦＥＴ３のゲートに入力される。送信電流Ｉｔｘ＋は、ＦＥＴ３のドレインから出力される。Ｉｔｘ−は、ＦＥＴ４のドレインから出力される。ゲートに入力される。Ｓｒｘは、ＦＥＴ２のドレインから出力される。送信電流Ｉｔｘ＋及びＩｔｘ−は、可変電流源Ｉｂの電流によって変化する。なお、送信回路可変電流増幅部１２２は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴで構成されるトランジスタ対が使用されたものであってもよい。
第４実施形態の半導体装置１Ｃによれば、以下の効果が奏される。
第４実施形態の半導体装置１Ｃは、送信回路部１２は、送信コイル１３に、送信側電位Ｅｔｘに対応する電流を有する送信回路部出力信号Ｓｔｘ＿ｏｕｔ＋，Ｓｔｘ＿ｏｕｔ−を出力する送信回路可変電流増幅部１２２と、送信回路可変電流増幅部１２２を制御することによって、送信回路部出力信号Ｓｔｘ＿ｏｕｔ＋，Ｓｔｘ＿ｏｕｔ−の送信電流Ｉｔｘ＋，Ｉｔｘ−を変更するように制御可能な可変電流制御部１２３と、を有し、可変電流制御部１２３が送信回路部出力信号Ｓｔｘ＿ｏｕｔ＋，Ｓｔｘ＿ｏｕｔ−の送信電流Ｉｔｘ＋，Ｉｔｘ−を変更するように送信回路可変電流増幅部１２２を制御することによって、送信側電位Ｅｔｘに対する受信側電位Ｅｒｘの割合を変更可能である半導体装置である。よって、半導体装置１Ｃは、様々な用途で利用可能となる。
次に、第１〜第４実施形態の半導体装置の構造について、これまでの説明では省略されていた他の半導体チップも含めて、図９及び図１０を参照しながら説明する。
図９に示されるように、第１〜第４実施形態の半導体装置における第１半導体チップ１０は、半導体基板部１０１と、絶縁層部１０２と、で構成される。半導体基板部１０１は、シリコンを材料とする基板である。絶縁層部１０２は、酸化シリコンである。
半導体基板部１０１の上には、送信回路部１２、受信回路部２２、送信信号処理部１４、受信信号処理部２４等が形成されている。絶縁層部１０２は、半導体基板部１０１、送信回路部１２及び受信回路部２２を覆うように、半導体基板部１０１上に積層（配置）されている。絶縁層部１０２の内部には、送信コイル１３や受信コイル２３が複数形成されている。送信コイル１３は、絶縁層部１０２の内部に形成される配線（不図示）によって、送信回路部１２に接続されている。受信コイル２３は、絶縁層部１０２の内部に形成される配線（不図示）によって、受信回路部２２に接続されている。半導体基板部１０１及び絶縁層部１０２を合わせた厚さは、例えば、２μｍ〜２５μｍである。
なお、図１、図３、図５及び図７（第１実施形態〜第４実施形態）においては、第１半導体チップ１０には、送信関連の構成（送信回路入力部１１、送信回路部１２、送信コイル１３、送信信号処理部１４）だけが設けられており、第２半導体チップ２０には、受信関連の構成（受信コイル２３、受信回路部２２、受信回路出力部２１、受信信号処理部２４）だけが設けられているかのように説明されていた。しかし、図１、図３、図５及び図７の図示は、説明の便宜上、簡略化されていただけであり、実際の半導体チップには、送信関連の構成及び受信関連の構成が、それぞれ複数個設けられている。
送信コイル１３の一部又は全部は、上下方向Ｘで、送信回路部１２や受信回路部２２と重なるように配置されている。受信コイル２３の一部又は全部は、上下方向Ｘで、送信回路部１２や受信回路部２２と重なるように配置されている。そのため、送信コイル１３や受信コイル２３を配置するために必要な領域の面積が削減され得る。
なお、第２半導体チップ２０や他の半導体チップについても、半導体チップ１０と同様の構造である。
図１０に示されるように、第１〜第４実施形態の半導体装置は、５つ（複数）の半導体チップ１０〜５０で構成されている。５つの半導体チップ１０〜５０のうちの２つが、第１〜第４実施形態で述べた第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０である。また、上述したように、第１〜第４実施形態の半導体装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、送信回路部１２や受信回路部２２の構成は異なる。しかし、第１〜第４実施形態の半導体装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、すべて図１０で示されるような構造の半導体装置である。
図１０の点線矢印Ｙで示されるように、対向するコイル間（送信コイル１３と受信コイル２３）による非接触通信の少なくとも一部は、送信回路部１２、受信回路部２２、送信信号処理部１４、受信信号処理部２４等を介して行われることになる。このような通信は、非接触通信特有のものであり、ＴＳＶでは実現不可能なものである。
なお、複数の半導体チップは、５つの半導体チップとして説明されたが、これに限定されない。各半導体チップの厚みは、２μｍ〜２５μｍ程度の厚みなので、多くの半導体チップが接合され得る。例えば、厚みが５μｍの半導体チップが１２８個接合された半導体装置全体の厚さは、全体で６４０μｍ程度である。
［第５実施形態］
次に、第５実施形態について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、第５実施形態のニューロ半導体装置を説明するための図であり、図１１（Ａ）は、ニューロ半導体装置におけるニューロネットワークを説明するための図であり、図１１（Ｂ）は、シナプス結合部を説明するための図である。
図１１（Ａ）に示されるように、第５実施形態のニューロ半導体装置１Ｄにおけるニューロネットワーク３００は、ニューロン部３１０と、シナプス結合部３２０と、神経繊維配線３３０を備える。ニューロン部３１０は、それぞれ神経細胞を模した演算機能を持った部分である。シナプス結合部３２０は、入力信号に対して重み付けを行い、重み付けした信号を出力する機能を有する部分である。神経繊維配線３３０は、神経繊維の機能を対応する配線である。ニューロン部３１０は、シナプス結合部３２０を介して、神経繊維配線３３０によって互いに接続されている。
ニューロン部３１０には、シナプス結合によって重み付けされた複数の信号が入力される。ニューロン部３１０は、所定の演算を行い、演算の結果が所定の条件を満たす場合には信号を出力する。なお、所定の条件が満たされる場合、ニューロ部が「発火した」と表現されることがある。
図１１（Ｂ）に示されるように、シナプス結合部３２０は、シナプス結合部入力端子３２０Ａと、シナプス結合部出力端子３２０Ｂと、を有する。シナプス結合部入力端子３２０Ａに入力されるシナプス入力信号Ｓｉｎは、シナプス入力側電位Ｅｉｎを有する信号である。また、シナプス結合部出力端子３２０Ｂから出力されるシナプス出力信号Ｓｏｕｔは、シナプス出力側電位Ｅｏｕｔを有する信号である。そして、シナプス結合部３２０は、シナプス入力信号Ｓｉｎ（シナプス入力側電位Ｅｉｎ）に対して、所定の重み係数ｗを掛けたものをシナプス出力信号Ｓｏｕｔ（シナプス出力側電位Ｅｏｕｔ）として出力する。すなわち、Ｅｏｕｔ＝ｗ×Ｅｉｎとなる。
シナプス結合部３２０の重み係数ｗは、状況に応じて変化する変数である。よって、シナプス結合部３２０は、シナプス結合部３２０に入力されたシナプス入力信号Ｓｉｎのシナプス入力側電位Ｅｉｎに対するシナプス結合部３２０から出力されるシナプス出力信号Ｓｏｕｔのシナプス出力側電位Ｅｏｕｔを変更可能な部分であるといえる。
また、シナプス結合部３２０の重み係数ｗの変化は、人の脳において、特定の神経が頻繁に使用されると、特定の神経が活性化される状況を表現するためのものである。
例えば、シナプス結合部３２０の重み係数ｗは、単位時間当たりの通信量（単位時間当たりのシナプス結合部３２０に入力される信号の数）によって変化する。単位時間当たりの通信量が少ないと、重み係数ｗは小さくなり、単位時間当たりの通信量が多いと、重み係数ｗは大きくなる。また、例えば、シナプス結合部３２０の重み係数ｗは、通信されない時間（シナプス結合部３２０に信号が入力されない時間）の間、シナプス結合部３２０の重み係数ｗは経時的に減少する。シナプス結合部３２０の重み係数ｗの経時的な減少は、シナプス結合の忘却を表現し得る。
ここで、第１実施形態〜第４実施形態の半導体装置は、上述したように、送信回路入力部１１に入力された送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎの送信側電位Ｅｔｘに対する受信回路部出力信号Ｓｒｘ＿ｏｕｔの受信側電位Ｅｒｘの割合を変更可能は半導体装置である。よって、第１実施形態〜第４実施形態の半導体装置は、シナプス結合部３２０として利用可能である。第５実施形態のニューロ半導体装置１Ｄは、シナプス結合部３２０として、第１実施形態〜第４実施形態の半導体装置のいずれかが利用されたものである。送信回路入力部１１は、シナプス結合部入力端子３２０Ａに対応し、受信回路出力部２１は、シナプス結合部出力端子３２０Ｂに対応する。
第１実施形態の半導体装置１がニューロ半導体装置として利用される場合、重み係数ｗの変化は、受信コイル巻数制御部２２３によって実現される。受信コイル巻数制御部２２３が受信コイル２３の巻数を多くすることによって、重み係数ｗは大きくなる。受信コイル巻数制御部２２３が受信コイル２３の巻数を少なくすることによって、重み係数ｗは小さくなる。また、送信回路入力部１１に入力される送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎの単位時間当たりの数に応じて、受信コイル２３の巻数は変化し得る。また、送信回路入力部１１に入力される送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎが入力しない状態が所定時間続いた場合、受信コイル２３の巻数は少なくされ得る。よって、シナプス結合部３２０の重み係数ｗの経時的な減少が実現される。
第２実施形態の半導体装置１Ａがニューロ半導体装置として利用される場合、重み係数ｗの変化は、受信コイル選択部２２４によって実現される。受信コイル選択部２２４が面積の大きい受信コイル２３を選択することによって、重み係数ｗは大きくなる。受信コイル選択部２２４が面積の小さい受信コイル２３を選択することによって、重み係数ｗは小さくなる。また、送信回路入力部１１に入力される送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎの単位時間当たりの数に応じて、選択される受信コイル２３の面積はスイッチされ得る。また、送信回路入力部１１に入力される送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎが入力しない状態が所定時間続いた場合、相対的に面積が小さいコイルにスイッチされ得る。よって、シナプス結合部３２０の重み係数ｗの経時的な減少が実現される。
第３実施形態の半導体装置１Ｂがニューロ半導体装置として利用される場合、重み係数ｗの変化は、可変増幅率制御部２２６によって実現される。可変増幅率制御部２２６が受信回路電圧可変増幅部２２５の増幅率を大きくすることによって、重み係数ｗは大きくなる。可変増幅率制御部２２６が受信回路電圧可変増幅部２２５の増幅率を小さくすることによって、重み係数ｗは小さくなる。また、送信回路入力部１１に入力される送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎの単位時間当たりの数に応じて、受信回路電圧可変増幅部２２５の増幅率は変化され得る。また、送信回路入力部１１に入力される送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎが入力しない状態が所定時間続いた場合、受信回路電圧可変増幅部２２５の増幅率は経時的に減少され得る。なお、受信回路電圧可変増幅部２２５の増幅率は経時的な減少は、図６の可変電流源Ｉａへの制御電圧を経時的に減少させることによって実現され得る。制御電圧の経時的な減少は、例えば、所定の時定数を有するピークホールド回路によって実現され得る。よって、シナプス結合部３２０の重み係数ｗの経時的な減少が実現される。
第４実施形態の半導体装置１Ｂがニューロ半導体装置として利用される場合、重み係数ｗの変化は、可変電流制御部１２３によって実現される。可変電流制御部１２３が送信回路可変電流増幅部１２２の出力電流を大きくする（トランスコンダクタンスを大きくする）ことによって、重み係数ｗは大きくなる。可変電流制御部１２３が送信回路可変電流増幅部１２２の出力電流を小さくする（トランスコンダクタンスを小さくする）ことによって、重み係数ｗは小さくなる。また、送信回路入力部１１に入力される送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎの単位時間当たりの数に応じて、送信回路可変電流増幅部１２２の出力電流は変化され得る（トランスコンダクタンスは変化され得る）。また、送信回路入力部１１に入力される送信回路部入力信号Ｓｔｘ＿ｉｎが入力しない状態が所定時間続いた場合、送信回路可変電流増幅部１２２の出力電流は経時的に減少され得る（トランスコンダクタンスは経時的に減少され得る。）。なお、受信回路電圧可変増幅部２２５の増幅率は経時的な減少は、図８の可変電流源Ｉｂへの制御電圧を経時的に減少させることによって実現され得る。制御電圧の経時的な減少は、例えば、所定の時定数を有するピークホールド回路によって実現され得る。よって、シナプス結合部３２０の重み係数ｗの経時的な減少が実現される。
なお、第１実施形態〜第４実施形態の半導体装置がニューロ半導体装置１Ｄとして利用される場合において、シナプス結合部３２０の重み係数ｗの変化は、自律的な制御（ニューロ半導体装置１Ｄの外部からの指示を受けない自動的な制御）によって実現され得る。
人の脳全体は、約１０００億のニューロンと、約１００兆以上のシナプス結合と、を有する。すなわち、１個のニューロンに約１０００個のシナプス結合が存在する。このような人の脳全体は、第５実施形態のニューロ半導体装置１Ｄによって模擬され得る。第５実施形態のニューロ半導体装置１Ｄは、各々の半導体チップが薄く、また、各々のコイルは、ＴＳＶ等に比べて、占有面積が小さくされ得るからである。
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、この実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載されて技術的範囲において、種々に変形可能である。
第１実施形態〜第５実施形態において、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０とは、上下方向に隣接していたが、これに限定されない。第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０とは隣接せず、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間に他の半導体チップが存在していてもよい。また、第２半導体チップ２０は、第１半導体チップ１０の上に配置されていたが、下に配置されていてもよい。第１半導体チップ１０の送信コイル１３と第２半導体チップ２０の受信コイル２３とが磁界結合（誘導結合）可能であればよい。
第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０とは、上下方向に隣接していたが、これに限定されない。第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０とは隣接せず、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０との間に他の半導体チップが存在していてもよい。また、第２半導体チップ２０は、第１半導体チップ１０の上に配置されていたが、下に配置されていてもよい。第１半導体チップ１０の送信コイル１３と第２半導体チップ２０の受信コイル２３とが磁界結合（誘導結合）可能であればよい。
また、第１実施形態においては、受信回路スイッチは３つ設けられており、受信コイル２３の巻数は３段階で変更されていたが、これに限定されない。受信回路スイッチは３つ以外の個数であってもよく、巻数は２段階以上の段階で変更されていればよい。
また、第１実施形態において、可変巻数コイル（受信コイル２３）及び巻数制御部（受信コイル巻数制御部２２３）は、第２半導体チップ２０（受信側）に設けられていたが、これに限定されない。巻数可変コイル及び巻数制御部は、第１半導体チップ１０側（送信側）に設けられていてもよい。具体的には、送信回路部１２が送信回路スイッチ部及び送信コイル巻数制御部を有するようにされ、送信コイル１３が可変巻数送信コイルとされていてもよい。また、送信コイル１３や受信コイル２３は、単位長さあたりの巻数が可変になっていてもよい。また、第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０の両方において、巻数可変コイル、スイッチ部及び巻数制御部が設けられていてもよい。
また、第２実施形態においては、受信コイルは、３つのコイルで構成されていたが、これに限定されない。受信コイルは、２つ以上の数のコイルで構成されていればよい。
また、第２実施形態において、複数のコイル（第１受信コイル２３−１、第２受信コイル２３−２、第３受信コイル２３−３）及びコイル選択部（受信コイル選択部２２４）は、第２半導体チップ２０側（受信側）に設けられていたが、これに限定されない。複数のコイル及びコイル選択部は、第１半導体チップ１０側（送信側）に設けられていてもよい。具体的には、送信回路部１２が送信回路スイッチ部及び送信コイル選択部を有するようにされ、送信コイル１３が複数の送信コイルとされていてもよい。また、第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０の両方において、複数のコイル、スイッチ部及びコイル選択部が設けられていてもよい。
また、第２実施形態において、複数の受信コイル及び複数の送信コイルのいずれか一方又は両方が、第１実施形態に示されたような可変巻数コイルとなっていてもよい。より具体的には、複数の受信コイルの一部又は全部は、可変巻数コイルとなっていてもよく、複数の送信コイルの一部又は全部は、可変巻数コイルとなっていてもよい。
また、第３実施形態及び第４実施形態において、非接触な通信は、コイル間の磁界結合（誘導結合）が利用されていたが、これに限定されない。非接触な通信は、コイル間の磁気共鳴が利用されていてもよい。また、非接触な信号の送受信は、コイルが使用されないものであってもよく、例えば、光信号や音波信号が利用されていてもよい。
また、第２実施形態において、複数のコイルは、同一平面状に配置されていたが、これに限定されない。複数のコイルは、異なる平面状に配置されていてもよい。また、複数のコイルは、同軸コイルとして配置されていたが、これに限定されない。複数のコイルは、磁界結合（誘導結合）可能な配置であればよい。
また、第２実施形態において、複数のコイルは、互いに面積が異なるコイルであったが、これに限定されない。複数のコイルは、巻数が異なるコイルであってもよい。複数のコイルは、互いに特性が異なるコイルであればよい。
また、第１実施形態〜第５実施形態において、半導体基板部１０１は、シリコンを材料とする基板であったが、これに限定されない。シリコン以外の半導体材料（例えば、ＧａＡｓ等の化合物半導体）で形成されていてもよい。また、絶縁層部１０２は、酸化シリコンであったが、これに限定されない。酸化シリコン以外の絶縁材料（例えば、窒化シリコン等）であってもよく、また２種類以上の絶縁材料が積層されたものであってもよい。
また、第１実施形態〜第５実施形態において、接合の手法は、フュージョンボンディングが使用されていたが、これに限定されない。例えば、接合の手法は、接着剤を使用した手法であってもよいし、表面活性化常温接合の手法等であってもよい。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 半導体装置
１Ｄ ニューロ半導体装置
１０ 第１半導体チップ
１１ 送信回路入力部
１２ 送信回路部
１２１ 送信回路電流増幅部
１２１Ａ 送信回路電流増幅部入力端子
１２１Ｂ１ 送信回路電流増幅部第１出力端子
１２１Ｂ２ 送信回路電流増幅部第２出力端子
１２２ 送信回路可変電流増幅部
１２３ 可変電流制御部
１３ 送信コイル（送信部）
１３１Ａ１ 送信コイル第１入力端子
１３１Ａ２ 送信コイル第２入力端子
１４ 送信信号処理部
２０ 第２半導体チップ
２１ 受信回路出力部
２２ 受信回路部
２２１ 受信回路電圧増幅部
２２１Ａ１ 受信回路電圧増幅部第１入力端子
２２１Ａ２ 受信回路電圧増幅部第２入力端子
２２１Ｂ 受信回路電圧増幅部出力端子
２２２ 受信回路スイッチ部
２２２Ａ１ 第１受信回路スイッチ
２２２Ａ２ 第２受信回路スイッチ
２２２Ａ３ 第３受信回路スイッチ
２２２Ａ４ 第４受信回路スイッチ
２２２Ａ５ 第５受信回路スイッチ
２２２Ａ６ 第６受信回路スイッチ
２２３ 受信コイル巻数制御部
２２４ 受信コイル選択部
２２５ 受信回路電圧可変増幅部
２２６ 可変増幅率制御部
２３ 受信コイル（受信部）
２３Ａ１ 受信コイル第１出力端子
２３Ａ２ 受信コイル第２出力端子
２３Ａ３ 受信コイル第３出力端子
２３Ａ４ 受信コイル第４出力端子
２３−１ 第１受信コイル
２３−２ 第２受信コイル
２３−３ 第３受信コイル
２４ 受信信号処理部
１０１ 半導体基板部
１０２ 絶縁層部
３００ ニューロネットワーク
３１０ ニューロン部
３２０ シナプス結合部
３３０ 神経繊維配線
Ｓｔｘ＿ｉｎ 送信回路部入力信号
Ｅｔｘ 送信側電位
Ｓｔｘ＿ｏｕｔ＋、Ｓｔｘ＿ｏｕｔ− 送信回路部出力信号
Ｓｒｘ＿ｉｎ＋、Ｓｒｘ＿ｉｎ− 受信部入力信号
Ｓｒｘ＿ｏｕｔ 受信回路部出力信号
Ｅｒｘ 受信側電位
ｗ 重み係数

Ｊ 絶縁体
Ｍ 磁界

Ｘ 上下方向

Claims (12)

  1. 送信回路入力部と、前記送信回路入力部に接続された送信回路部と、前記送信回路部に接続された送信部と、を備えた第１半導体チップと、
    前記第１半導体チップの上又は下に配置された第２半導体チップであって、受信部と、前記受信部に接続された受信回路部と、前記受信回路部に接続された受信回路出力部と、を備えた第２半導体チップと、を備え、
    前記送信部と前記受信部とは、非接触に通信可能であり、
    前記送信回路部には、前記送信回路入力部を介して所定の送信側電位を有する送信回路部入力信号が入力され、前記送信回路部は、前記送信回路部入力信号に対応する送信回路部出力信号を出力し、前記送信回路部出力信号は、前記送信部と前記受信部との非接触の通信を介して、受信回路部入力信号として前記受信回路部に入力され、
    前記受信回路部は、前記受信回路部入力信号の電圧に対応し、且つ、所定の受信側電位を有する受信回路部出力信号を、前記受信回路出力部に出力し、
    前記送信側電位に対する前記受信側電位の割合を変更可能である半導体装置。
  2. 前記送信部は、送信コイルであり、
    前記受信部は、受信コイルである請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記受信コイルは、巻数を変更可能な可変巻数受信コイルであり、
    前記受信回路部は、前記可変巻数受信コイルの巻数を変更する受信コイル巻数制御部を有し、
    前記受信コイル巻数制御部が前記可変巻数受信コイルの巻数を変更することによって、前記送信側電位に対する前記受信側電位の割合を変更可能である請求項２に記載の半導体装置。
  4. 前記送信コイルは、巻数を変更可能な可変巻数送信コイルであり、
    前記送信回路部は、前記可変巻数送信コイルの巻数を変更する送信コイル巻数制御部を有し、
    前記送信コイル巻数制御部が前記可変巻数送信コイルの巻数を変更することによって、前記送信側電位に対する前記受信側電位の割合を変更可能である請求項２に記載の半導体装置。
  5. 前記受信コイルは、複数の受信コイルを有し、
    前記受信回路部は、前記複数の受信コイルのいずれかを選択可能な受信コイル選択部を有し、
    前記受信コイル選択部が選択する受信コイルを変更することによって、前記送信側電位に対する前記受信側電位の割合を変更可能である請求項２に記載の半導体装置。
  6. 前記送信部は、複数の送信コイルを有し、
    前記送信回路部は、前記複数のコイルのいずれか１つ以上を選択可能な送信コイル選択部を有し、
    前記送信コイル選択部が選択する送信コイルを変更することによって、前記送信側電位に対する前記受信側電位の割合を変更可能である請求項２に記載の半導体装置。
  7. 前記受信回路部は、前記受信回路部入力信号を増幅して前記受信回路部出力信号を出力する受信回路電圧可変増幅部と、前記受信回路電圧可変増幅部を制御することによって、前記受信回路電圧可変増幅部の増幅率を変更するように制御可能な可変増幅率制御部と、を有し、
    前記可変増幅率制御部が前記受信回路電圧可変増幅部の増幅率を変更するように前記受信回路電圧可変増幅部を制御することによって、前記送信側電位に対する前記受信側電位の割合を変更可能である請求項２に記載の半導体装置。
  8. 前記送信回路部は、前記送信コイルに、前記送信側電位に対応する電流を有する送信部出力電流信号を出力する送信回路可変電流増幅部と、前記送信回路可変電流増幅部を制御することによって、前記送信部出力電流信号の電流を変更するように制御可能な可変電流制御部と、を有し、
    前記可変電流制御部が前記送信部出力電流信号の電流を変更するように前記送信回路可変電流増幅部を制御することによって、前記送信側電位に対する前記受信側電位の割合を変更可能である請求項２に記載の半導体装置。
  9. 複数の半導体チップを備え、
    上下方向に隣接する前記半導体チップは互いに直接接合されており、前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップは、複数の前記半導体チップの１つである請求項１から８のいずれかに記載の半導体装置。
  10. 請求項１から９のいずれかに記載の半導体装置であって、
    シナプス結合入力部とシナプス結合出力部とを有する複数のシナプス結合部と、
    前記複数のシナプス結合部を介して、互いに接続された複数のニューロン部と、
    を備え、
    前記シナプス結合入力部は前記送信回路入力部であり、
    前記シナプス結合出力部は前記受信回路出力部であり、
    前記送信側電位と前記受信側電位との比を変更することによって、前記シナプス結合部の重み係数を変更する半導体装置。
  11. 前記送信回路入力部に入力される前記送信回路部入力信号の単位時間当たりの数に応じて、前記シナプス結合部の重み係数を変更する請求項１０に記載の半導体装置。
  12. 前記送信回路入力部に前記送信回路部入力信号が入力されない時間の間、前記シナプス結合部の重み係数が経時的に減少する請求項１０に記載の半導体装置。
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