特開 2024-49081 半導体チップ、システム及び通信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024049081

(43)【公開日】2024-04-09

(54)【発明の名称】半導体チップ、システム及び通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 5/48 20240101AFI20240402BHJP

【ＦＩ】

H04B5/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022155334

(22)【出願日】2022-09-28

(71)【出願人】

【識別番号】522485073

【氏名又は名称】株式会社Ｐｒｅｍｏ

(74)【代理人】

【識別番号】110002790

【氏名又は名称】Ｏｎｅ ｉｐ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】辻 秀典

(72)【発明者】

【氏名】宮本 淳太

【テーマコード（参考）】

5K012

【Ｆターム（参考）】

5K012AB03

5K012AC06

5K012BA07

(57)【要約】

【課題】無線通信が衝突した場合でも無線通信を成立させることができるようにする。
【解決手段】隣接する他の半導体チップのみと通信可能な無線通信を行う半導体チップであって、他の半導体チップからデータを受信する受信回路と、他の半導体チップにデータを送信する送信回路と、を備え、受信回路が衝突を検出した場合、送信回路が他の半導体チップに対してデータの再送リクエストを送信すること、を特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

隣接する他の半導体チップのみと通信可能な無線通信を行う半導体チップであって、
前記他の半導体チップからデータを受信する受信回路と、
前記他の半導体チップにデータを送信する送信回路と、
を備え、
前記受信回路が衝突を検出した場合、前記送信回路が前記他の半導体チップに対して前記データの再送リクエストを送信すること、
を特徴とする半導体チップ。

【請求項2】

請求項１に記載の半導体チップであって、
前記他の半導体チップにはＩＤが設定され、
前記受信回路が前記衝突を検出した通信に係る通信先の前記他の半導体チップを特定できた場合、前記送信回路は、特定した前記他の半導体チップを示す前記ＩＤを設定した前記再送リクエストを送信すること、
を特徴とする半導体チップ。

【請求項3】

請求項２に記載の半導体チップであって、
前記送信回路は、前記再送リクエストに自身の前記ＩＤを設定すること、
を特徴とする半導体チップ。

【請求項4】

請求項１に記載の半導体チップであって、
前記半導体チップにはＩＤが設定され、
前記受信回路が前記衝突を検出した通信に係る通信先の前記他の半導体チップを特定できない場合、前記送信回路は、自身の前記ＩＤを設定した前記再送リクエストを隣接した前記他の半導体チップに送信すること、
を特徴とする半導体チップ。

【請求項5】

第１及び第２の半導体チップを備えるシステムであって、
前記第１の半導体チップがデータを前記第２の半導体チップに送信し、
前記第２の半導体チップが前記データの受信に係る衝突を検出した場合に、前記第１の半導体チップに対して前記データの再送リクエストを送信すること、
を特徴とするシステム。

【請求項6】

請求項５に記載のシステムであって、
前記第２の半導体チップは、ＩＤの値に応じた再送タイミングで、前記再送リクエストに応じたデータを再送すること、
を特徴とするシステム。

【請求項7】

データの通信方法であって、
第１の半導体チップがデータを第２の半導体チップに送信するステップと、
前記第２の半導体チップが前記データの受信に係る衝突を検出するステップと、
前記第２の半導体チップが、前記衝突を検出した場合に、前記第１の半導体チップに対して前記データの再送リクエストを送信するステップと、
を備える通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体チップ、半導体チップを備えるシステム及び通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、水平方向に集積された半導体チップが、誘導結合を利用して互いに無線通信を行う情報処理装置が開示されている。そのため、特許文献１に記載の情報処理装置は、複数の半導体チップが互いに無線により通信を行うことができるため、物理的な通信線が不要となり、形状を自由に変形できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－８７０４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しなしながら、無線通信が衝突した場合であっても通信を成立させる具体的な手法については検討されておらず、無線通信が衝突した場合の対応策が課題となっていた。

【0005】

本発明はこのような背景を鑑みてなされたものであり、無線通信が衝突した場合でも無線通信を成立させることができる半導体チップ、システム及び通信方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、隣接する他の半導体チップのみと通信可能な無線通信を行う半導体チップであって、前記他の半導体チップからデータを受信する受信回路と、前記他の半導体チップにデータを送信する送信回路と、を備え、前記受信回路が衝突を検出した場合、前記送信回路が前記他の半導体チップに対して前記データの再送リクエストを送信すること、を特徴とする。

【0007】

その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、無線通信が衝突した場合でも無線通信を成立させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る情報処理システムの構成例を示す図である。

【図2】半導体チップを実現する一例を示す図である。

【図3】半導体チップ１が層構造である場合を示す図である。

【図4】半導体チップ１の機能例を示す図である。

【図5】半導体チップの動作を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜システムの概要＞
図１は、本発明の一実施形態に係る情報処理システムの構成例を示す図である。本実施形態の情報処理システムは、複数の半導体チップ（１ａ，１ｂ）を含んで構成される。半導体チップ１は、他の半導体チップ１との相対位置の関係などを計測することができる装置である。複数の半導体チップ１は、計測対象４の表面又は内部に配置され、他の半導体チップ１との相対位置の関係を計測することで、計測対象４の状態（例えば、計測対象の動作状態、変形、温度、振動、圧力、電磁波、音量、湿度など）を計測することができる。計測対象４は、例えば、ドアやモーターなどの物体が移動又は変形する装置であっても良いし、盛土やコンクリートなどの土木や建設の材料であっても良いし、あるいは、水や空気などであってもよい。

【0011】

半導体チップ１は、プロセッサ１０とコイル３０とを備え、プロセッサ１０はメモリ２０を備える。メモリ２０の少なくとも一部には、不揮発性の記憶デバイスを含め、プロセッサ１０により実行するプログラム等を格納することができる。

【0012】

コイル３０は、他の半導体チップと通信をする際の通信アンテナとして機能することができ、隣接して配置される他の半導体チップ１のコイル３０と近接場電磁界を介した近接場通信方式やその他の誘導結合による通信、またはその他の通信方式により信号を送受信することができる。本実施形態では、コイル３０を介した通信の届く距離は半導体チップ１の縦及び横の長さよりも短いことを想定する。即ち、半導体チップ１は、隣接する半導体チップ１と通信することはできるものの、隣接する半導体チップに隣接する他の半導体チップ１（自身を除く）とは直接的な通信はできないことを想定する。

【0013】

なお、コイル３０を介した通信は、半導体チップ１の平面上で隣接する他の半導体チップ１との間で行うことが可能であるとともに、半導体チップ１の平面に垂直方向に離間して隣接している他の半導体チップ１との間でも行うことができる。

【0014】

コイル３０は、他の半導体チップから受信する通信信号の電圧値や電圧振幅などを検出する計測部として機能することもできる。さらに、コイル３０は、半導体チップの外部の給電装置４０から給電される電力の受電部として機能することもできる。

【0015】

＜ハードウェア＞
図２は、半導体チップを実現する一例を示す図である。図２の例は、半導体チップ１内のプロセッサ及び電気回路部１００の外周にコイル３０を設け、更に、送信回路５０と受信回路６０を含む電気回路部１００を設けたハード構成例を示す。図２に示す例では、半導体チップ１ａと半導体チップ１ｂをペアで用いた例を示しており、半導体チップ１は、プロセッサ（１０ａ，１０ｂ）と、プロセッサ内に設けられたメモリ（２０ａ，２０ｂ）と、半導体チップの外周に設けられた配線などで構成されるコイル（３０ａ，３０ｂ）と、プロセッサ１０と通信可能に接続され、コイル（３０ａ，３０ｂ）に送信する電圧信号を生成する送信回路（５０ａ，５０ｂ）と、コイル（３０ａ，３０ｂ）の電圧信号を検出する受信回路（６０ａ，６０ｂ）と、コイル（３０ａ，３０ｂ）に流れる電力を取得する電力取得回路（７０ａ，７０ｂ）と、を備えている。

【0016】

図２では、コイルは単一の配線で構成される例を示すが、複数の配線でコイルを構成しても良い。また図２に示す例では、コイル３０が形成されたエリアの内側にプロセッサ及び電気回路部１００が設けられ、プロセッサ及び電気回路部１００の外側を囲むようにコイル３０を設ける例を示しているが、コイルの位置はこれに限られず、他の例として、プロセッサ及び電気回路部１００の一方又は両方がコイルで覆われたエリアの内側ではなく、コイルの外側に設けられるように構成することも可能である。
また、図３は、半導体チップ１が層構造である場合を示す図である。図３に示すように、半導体チップ１の構造が複数の層を有する層構造である場合に、コイル３０をプロセッサ１０と電気回路１００の少なくともいずれかとは異なる層に設けられる構造としても良い。図３に示す半導体チップ１は、上側の層と下側の層を有する単一チップで構成しても良く、上側の層と下側の層が電気的に接続された別々の半導体チップとして構成しても良い。

【0017】

送信回路５０は、隣接する他の半導体チップ１にデータを送信する。送信回路５０は、送信するデータをメモリ２０に記録しておくことができる。送信回路５０は、送信したデータを、送信から所定時間経過後にメモリ２０から削除することができる。

【0018】

受信回路６０は、隣接する他の半導体チップ１からデータを受信する。受信回路６０は、例えば、電圧が上昇したにも拘わらずデータを復調できなかったことなどにより衝突を検出することができる。

【0019】

図４は、半導体チップ１の機能例を示す図である。図４に示すように、半導体チップ１は、ＩＤ設定部１１と、ＩＤ記憶部１３と、隣接ＩＤ記憶部１４とを備える。ＩＤ記憶部１３及び隣接ＩＤ記憶部１４は、メモリ２０が提供する記憶領域の一部として実現され、ＩＤ設定部１１は、例えば、メモリ２０に記憶されているプログラムをプロセッサ１０が実行することにより実現されうる。

【0020】

ＩＤ記憶部１３は、半導体チップ１に設定された半導体チップ１の識別番号（ＩＤ）を記憶する。

【0021】

隣接ＩＤ記憶部１４は、半導体チップ１に隣接する他の半導体チップ１（即ち、半導体チップ１が通信可能な他の半導体チップ１）を示すＩＤを記憶する。

【0022】

ＩＤ設定部１１は、半導体チップ１のＩＤを設定することができる。ＩＤ設定部１１は、例えば、ランダムな値を生成し、生成した値をＩＤとしてＩＤ記憶部１３に書き込むことができる。ＩＤ設定部１１は、例えば、ＩＤを生成する他の半導体チップ１から送信されるＩＤを受信し、受信したＩＤをＩＤ記憶部１３に書き込むようにしてもよい。

【0023】

送信回路５０は、フレーム（パケット）の形式でデータを送出することができる。フレームには、宛先となる半導体チップ１のＩＤ、送信元となる半導体チップ１のＩＤが設定されうる。送信回路５０は、フレームの送信元に、ＩＤ記憶部１３に記憶されているＩＤを設定して、他の半導体チップ１に対してフレームを送出することができる。

【0024】

受信回路６０は、受信したフレームに設定されている送信元のＩＤを隣接ＩＤ記憶部１４に登録することができる。受信回路６０は、例えば、送信元のＩＤが隣接ＩＤ記憶部１４に記憶されていない場合に、当該送信元のＩＤを隣接ＩＤ記憶部１４に登録することができる。受信回路６０は、例えば、特定のデータが設定されているフレームを受信した場合にのみ、送信元のＩＤを隣接ＩＤ記憶部１４に登録するようにしてもよい。

【0025】

受信回路６０は、通信の衝突を検出した場合、送信回路５０は、隣接する他の半導体チップ１に対して（即ち、隣接ＩＤ記憶部１４に記憶されているＩＤを宛先として）データの再送を依頼する再送リクエスト（例えば、ヘッダやペイロードに再送を指示する旨の値を設定したフレームとすることができる。）を送信することができる。

【0026】

受信回路６０が再送リクエストの設定されたフレームを受信した場合には、送信回路５０はデータを再送することができる。例えば、送信回路５０は、メモリ２０に記録しておいたデータを再度送信することができる。

【0027】

受信回路６０が衝突を検出した場合に、衝突した通信に係る通信先の他の半導体チップ１を特定できたときには、送信回路５０は、特定した他の半導体チップ１を示すＩＤを宛先に設定した再送リクエストを送信することができる。この場合にも、送信回路５０は、送信元に自身のＩＤ（ＩＤ記憶部１３に記憶されているＩＤ）を設定することができる。

【0028】

送信回路５０は、再送リクエストに応じてデータを再送する場合に、ＩＤに応じたタイミングでデータを再送することができる。例えば、ＩＤ設定部１１は、素数の中からランダムにＩＤを設定することができ、ＩＤの数字分の長さ（例えば、ＩＤ×１ｍｓなど）のインターバルを設けて再送を行うことができる。

【0029】

＜動作＞
図５は、半導体チップの動作を説明する図である。図５では、説明を簡単にするため、２つの半導体チップ１（半導体チップＡ及び半導体チップＢ）との間で通信が行われている様子を説明するが、３つ以上の半導体チップ１の間での動作についても、各半導体チップ１間での通信に適用しうる。

【0030】

半導体チップＡは、半導体チップＢに対して送信するデータをメモリ２０に記憶し（Ｓ３０１）、半導体チップＢのＩＤを宛先とし、半導体チップＡのＩＤを送信元としたフレームにデータを設定して送出する（Ｓ３０２）。

【0031】

半導体チップＢは、データが設定されたフレームを受信し（Ｓ３０３）、その際に衝突を検出した場合には（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、再送リクエストを送信する（Ｓ３０５）。ここで、半導体チップＢは、衝突の生じたフレームの送信元を確認できた場合には、その送信元を宛先とした再送リクエストを送出することができる。一方で、衝突の生じたフレームの送信元を確認できなかった場合には、宛先を指定せずに（又は、隣接する半導体チップすべてを宛先として、もしくは、隣接する半導体チップのそれぞれを宛先とした複数のフレームを準備して）再送リクエストを送出することができる。

【0032】

半導体チップＡは、再送リクエストを受信すると（Ｓ３０６）、ＩＤ記憶部１３に記憶されている自身のＩＤに応じた時間待機し（Ｓ３０７）、メモリ２０に記憶しておいたデータをフレームに設定して半導体チップＢを宛先として再度送出する（Ｓ３０８）。

【0033】

半導体チップＡは、Ｓ３０１においてデータをメモリ２０に記憶してから所定時間が経過した場合には（Ｓ３０９：ＹＥＳ）、当該データをメモリ２０から削除することができる。

【0034】

以上のようにして、本実施形態の情報処理システムによれば、送受信回路のレベル、即ちデータリンク層において、衝突を検出した場合に再送を試行することができる。これにより、上位の例えばネットワーク層において再送等の処理を行う可能性を低減することができる。

【0035】

以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

【符号の説明】

【0036】

１ 半導体チップ
１１ 受信回路
１２ 送信回路
１３ ＩＤ記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】