超高速ワイヤレス配線

超快速无线布线

• 批准号: 13025234
• 负责人: 吉川 公麿
• 金额: $ 26.94万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13025234/
• 关键词: アンテナ; 電磁波; シリコン; 伝送線路; 集積回路; Sパラメータ; ワイヤレス; 配線; ダイポール; 高周波; ダイポールアンテナ

本研究ではシリコンULSIに対応したグローバルインターコネクトとして集積化アンテナによる電磁波伝送を提案し、実証した。今年度はシリコン基板上のダイポールアンテナの電磁波伝送特性をマクスウェルの方程式に基づく電磁界を計算することにより解析し、実際にSi基板上にダイポールアンテナを設計試作し、電磁波伝送特性を購入したベクトルネットワークアナライザでSパラメータを測定解析した。その結果、標準的な半導体集積回路に用いられるシリコン基板は抵抗率が10Ωcmであるが、6-26GHz帯における伝送損失が大きいことが明らかになり、シリコン基板上に形成したダイポールアンテナから放射された電磁波はシリコン基板を導波路として伝搬していることが明らかになった。しかしシリコン基板による損失を解決するためにシリコン基板にプロトン注入を行った。その結果、シリコン基板抵抗率を数MΩcmまで高くすると、伝送損失が大幅に低減できることがわかり、シリコンチップ内でもチップサイズに相当する数cmの長距離まで信号伝送できることが明らかになった。しかし、プロトン注入は高エネルギーイオン注入装置を必要とし、高価なプロセスとなるために実用性に乏しい。このため、シリコン基板の抵抗率を変えて電磁波伝送を評価した。その結果、シリコン基板は抵抗率数kΩcmから最低76Ωcmまで下げてもアンテナの伝送特性にはほとんど影響がないことを明らかにし、実用レベルに持ち込むことが可能であることを示した。この成果は国際固体素子材料会議で発表した。さらに、シリコンチップ間の信号伝送についても集積化アンテナによる電磁波伝送を試みた。これは標準的な抵抗率10Ωcmを持つ2つのシリコンチップにそれぞれダイポールアンテナを形成し、チップ間に隙間をあけてアンテナ間距離を変えた場合の信号の減衰を調べた。その結果シリコンチップ間に隙間があって電波がいったん空気中に飛び出しても、送信アンテナからでた正弦波信号は受信アンテナに伝送できることを初めて明らかにした。この成果は国際固体素子材料会議に発表した。

This study is based on the ULSI ULSI system.クトとしてintegrated アンテナによるelectromagnetic wave sent を proposalし、実证した. This year's electromagnetic wave transmission characteristics of the electromagnetic wave transmission characteristics on the はシリコン substrateスウェルのequationにbaseづくElectromagnetic boundaryをcalculationすることによりanalyticsし、実记にPrototype design and electromagnetic wave transmission characteristics on Si substrate.したベクトルネットワークアナライザでSパラメータをmeasurement analysis した. The result is that the resistance rate of the standard semiconductor integrated circuit used in the いられるシリコン substrate is 10Ωcmであるが, 6-26GHz帯における伝 Send lossが大きいことが明らかになり, シリコン substrate に formation したダイポールアンテナからradiation されたThe electromagnetic wave wave guide is the waveguide of the substrate.しかしシリコンsubstrate によるlossをsolveするためにシリコンsubstrate にプロトン inject を行った.そのResults, シリコンsubstrate resistance rate をMΩcmまでHigh くすると, 伝Transfer loss がsignificantly にlower できることがわかり,シリコンチップ内でもチップサイズに Equivalent to するnumbercmのlong-distance signalできることが明らかになった.しかし, プロトン injector high エネルギーイオン injection device をnecessary とし, high 価なプロセスとなるために実 practicability に lack of しい. The resistance rate of このため and シリコン substrate is を変えてelectromagnetic wave伝sendを価した. Result, Resistance rate of Seiko substrate kΩcmからMinimum 76Ωcmまで下げてもアンテナの伝Send characteristics The にはほとんど affects the がないことを明らかにし, and the レベルにholds the ち込むことがpossible であることをshows した. The results are listed in the International Conference on Solid Substance Materials.さらに、シリコンチップ间の Signal伝 Sendについてもintegration アンテナによるElectromagnetic wave伝 Sendをtrialみた.これは standard な resistance rate 10Ωcm をhold 2 つのシリコンチップにそれぞれダイポールアンテナを Formation し, チップ に间 を あ け て ア ン テ ナ を 変 え た occasion の attenuation を adjustment べ た.そのRESULTS The sine wave signal of アンテナからでた is trusted by アンテナに伝 to send できることを初めて明らかにした. The results are presented in the International Conference on Solid Substance Materials.

项目成果

A.B.M.H.Rashid: "High Transmission Gain Integrated Antenna on Extremely High Resistivity Si for ULSI Wireless Interconnect"IEEE Electron Device Letters. Vol.23, No.12. 731-733 (2002)

A.B.M.H.Rashid：“用于 ULSI 无线互连的极高电阻率硅上的高传输增益集成天线”IEEE 电子设备通讯。

A.B.M.H.Rashid: "Crosstalk Isolation of Monopole Integrated Antenna on Si for ULSI Wireless Interconnect"Proceedings of 2003 IEEE International Interconnect Technology Conference. 156-158 (2003)

A.B.M.H.Rashid：“用于 ULSI 无线互连的硅上单极集成天线的串扰隔离”2003 年 IEEE 国际互连技术会议论文集。

A.B.M.H.Rashid: "Wireless Interconnection on Si using Integrated Antenna"Extended Abstract of 2002 International Conference on Solid State Devices and Materials. 648-649 (2002)

A.B.M.H.Rashid：“使用集成天线在硅上进行无线互连”2002 年国际固态器件和材料会议的扩展摘要。

渡邊慎治: "ワイヤレス配線におけるSiおよび低誘電率基板の影響"応用物理学会. 49. 29-34 (2002)

Shinji Watanabe：“硅和低介电常数基板对无线布线的影响”应用物理学会，49. 29-34 (2002)。

渡邊慎治: "ワイヤレス配線におけるSiおよび低誘電率基板の効果"第63回応用物理学会学術講演会予稿集. NO.2. 807 (2002)

Shinji Watanabe：“无线布线中硅和低介电常数基板的影响”第 63 届日本应用物理学会年会论文集 NO.2（2002）。