超高速ワイヤレス配線

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13025234
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 吉川 公麿 広島大学, ナノデバイス・システム研究センター, 教授 (60304458)
• 研究分担者: 水野 正之 日本電気(株), シリコンシステム研究所, 主任(研究職)
• キーワード: ワイヤレス / 配線 / 集積回路 / 伝送線路 / 電磁波 / アンテナ / シリコン / ダイポール

研究概要

半導体集積回路の高速化の障害となっているチップ内のグローバルクロック配線問題を解決するために、超高速ワイヤレス配線を提案し、実証研究を行なっている。本研究ではワイヤレス配線としてダイポールアンテナを用い、半導体集積回路の主流であるシリコン基板上で発信されたクロック信号は送信アンテナから高周波損失のあるシリコン基板を経て各回路ブロックの受信アンテナで受信することが可能であることを確認している。本年度は抵抗率10Ωcmのシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成し、厚さ1.0μmのアルミニウム薄膜を堆積し、エッチングによって形成したアンテナパターンで以下の実験を行なった。
(1)受信アンテナ間に集積回路の金属配線が存在する場合は干渉による減衰が起こるが、配線の長さがアンテナ長の1/4以下であれば干渉は無視できること、配線の方向がアンテナからの電波の放射方向に直交する場合は減衰し、放射方向に並行な場合は増幅することがわかった。
(2)シリコン基板に高エネルギーのプロトン注入を行なうと、シリコン基板を高抵抗化することができ、アンテナ送受信利得を約20dB上昇することが出来ることがわかった。
(3)シリコン基板裏面を直接設置せずに低誘電率膜を形成すると基板裏面に金属接地した場合に比べて、アンテナ送受信利得を改善することができた。

研究成果

• [文献書誌] A.B.M.Harun-ur Rashid: "Interference Suprression of Wireless Interconnction in Si Integrated Antenna"Proceedings of 2002 IEEE International Interconnect Technology Conference, San Francsico, June. 173 (2002)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] A.B.M.H.Rashid: "Chracteristics of Integrated Antenna on Si for on-Chip Wireless Interconnect"Japanese Journal of Applied Physics. 42. 1-6 (2002)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)