芯片链接也无线? 片间无线连接技术解密
传统布线解决方案主要是增加PCB层数，增加线的数量，但传统的触点设计也会带来一些使用中的问题。那么应该怎么办呢？别着急，科学家们已经帮我们选好了一条发展方向，那就是无线传输。无线传输听起来是一件非常玄妙的事情：芯片数据传输量那么大，体积那么小，小小的无线设备如何在芯片中安置呢？它又是如何发挥作用的呢？
无线传输是如何被应用在芯片中的
无线传输其实在我们生活中随处可见。常见的如无线键盘、无线鼠标、无线网络、无线耳机甚至手机、卫星电话等，都是通过无线传递信号。不过这些无线设备对传输速度要求特别低，高也就300Mb/s左右。但芯片内部的数据传输基本都在10GB/s以上，因此传统的无线传输是很难满足芯片无线传输需求的。在这样的情况下，技术人员需要寻找速度更快，能满足芯片无线传输需求的技术。除此之外，这类技术的成品还必须在功耗和体积上能够满足芯片封装的小型化需求。经过筛选，科技人员们选择了磁场耦合、厘米波和毫米波三种技术来满足芯片内部传输的需求。
巧妙的磁场耦合设计，满足存储设备无线传输
我们在中学物理就学习过电磁感应现象。磁生电，电生磁，磁和电永远是一对常生常在的兄弟。既然磁和电联系得如此紧密，并且磁场又能表现出一定的空间性，那么能不能利用磁场和电场来进行信息的传输和电能的供应呢？答案是可以的！
在2010年6月的“2010年VLSI电路研讨会”中，日本应庆大学就提出了一种设计特别巧妙的磁电转换方法，这种磁场耦合传输设计巧妙地应用了电磁感应原理。应庆大学的设计人员在设备的接收端和发射端各自设计了由特殊结构组成的线圈（这种特殊结构被称之为“幸运草”），用以完成数据甚至电能的传输。
这种设计的特点在于两个8字形的线圈和外圈的电力传输线圈的联合应用。它巧妙地应用了三个线圈互相重叠的效应，避免了传输中的数据干扰。测试数据表明，这种线圈的传输信号的强度大于干扰信号约100倍，因此非常适合作为数据通讯使用。
从原理上来说，应庆大学的这种传输方式在我们日常生活中已经相当普及了，比如一些感应式磁卡、门禁卡等，都广泛采用了类似的线圈感应设计。但应庆大学的优势在于设计了特殊的结构来满足大容量数据传输的需求。这种结构能根据时钟频率来感应电信号的变化、并做出及时响应反馈，利用电磁感应现象迅速将信息由一个设备传输至另一个设备。
根据应庆大学的数据，如果发射端和接收端的距离为0.1mm，数据传输速度高可达到10TB/s。不过这种方法目前的弊端也很明显，由于磁场强度随着距离增大而衰减得很严重，因此此类传输需要严格控制发射端和接收端的几何位置和距离。比如在0.1mm的时候，磁耦合传输高传输速度可以达到10TB/s，但距离扩大到1mm的时候，速度就直线下降到2.5GB/s，如果继续扩大距离，传输速度还将进一步下降。
另外，磁耦合传输对两块芯片位置的要求也很高，天线定位容许误差要求很低。虽然理论上来说，可以通过加长电线或者加大电流来获得更强的传输信号，但实际应用中，采用前者会导致信号反射现象的出现，反而影响终传输效果，而后者则会带来更高的发热并浪费能源，因此短时间内这种技术依旧被限制在一定的空间范围内。
但即便如此，磁场耦合设计依旧有不错的应用前景。采用这项技术，芯片可以被牢固地粘贴在PCB上，PCB可以通过印制线圈来实现数据传输的功能。不仅如此，磁耦合技术也可以传输电能。只是目前传输能力较差，只能实现大约10mW的电能传输。未来可能会达到1W以上，芯片甚至不需要任何电能传输线，直接粘贴在天线上就可以使用。这无疑对PCB焊接和布线都带来了相当大的方便。
