Induktiver Datenfunk innerhalb von Halbleiterbauelementen

Nicht alle Halbleiterbauelemente sind monolithisch aufgebaut, manche enthalten deutlich mehr als bloß ein einziges Silizium-Die. Die Kopplung der einzelnen Schaltungen ist bei solchen Multi-Die-Packages- oder Chip-Stacks eine entscheidende Problemstellung, die man beispielsweise mit Hilfsrahmen (Lead Frames), speziellen Draht-Bonding-Verfahren oder – seit einiger Zeit – sogenannten Through-Silicon-Vias (TSVs) oder mit optischen Verfahren lösen möchte. Eine Alternative zu diesen leitungsgebundenen Konzepten sind drahtlose Nahfeld-(Proximity-)Funkverfahren; seit 2003 arbeitet beispielsweise ein Team von Sun (heute:Oracle) an einer kapazitiven Kopplungstechnik.

Laut Professor Tadahiro Kuroda von der Keio University in Tokio eignet sich die kapazitive Kopplung innerhalb von Chip-Stacks allerdings bloß für die Kommunikation zwischen zwei Dice. Sein Team arbeitet seit einigen Jahren an induktiven Nahfunk-Verfahren und präsentierte auf der Entwicklerkonferenz ISSCC gleich zwei Vorträge. Im ersten ging es um die drahtlose Kopplung eines 65-nm-Grafikchips (GPU) über 1024 parallele Quad-Data-Rate-(QDR-)Kanäle mit einem 100-nm-DRAM; damit soll eine Datentransferrate von 1 TByte/s (8 TBit/s) möglich sein – viermal soviel wie etwa bei einer Radeon HD 5970. Dermaßen hohe Datentransferraten hat etwa auch Rambus seit 2007 im Visier; die Arbeitsgruppe Kuroda schafft das aber angeblich mit minimalem Energiebedarf von 1 Picojoule (pJ) pro Bit und auf geringer Fläche von 6,4 Quadratmillimetern (0,8 mm²/TBit/s). Der zweite Vortrag beschrieb einen Stapel aus 128 NAND-Flashspeicherchips und einem Controller-Die, der eine resultierende Datentransferrate von 256 MByte/s (2 GBit/s) liefern soll.

Die Kuroda-Arbeitsgruppe schlägt die induktive Nahfeldkommunikation in Verbindung mit drahtloser Energieübertragung über eine Distanz von 0,2 Millimetern auch zum Einsatz bei hermetisch versiegelten Langzeitspeicherchips vor (Digital Rosetta Stone, PDF-Datei).

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(ciw)