【摘要】：射頻識(shí)別技術(shù)(RFID:Radio Frequency Idendification)是一種使用射頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞與識(shí)別的技術(shù)。而作為信息的存儲(chǔ)載體,嵌入式非揮發(fā)存儲(chǔ)器(Embedded Non-Volatile Memory)是RFID標(biāo)簽不可缺少的組成部分。隨著RFID技術(shù)的普及與深入,物聯(lián)網(wǎng)、航空業(yè)等新興應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?biāo)簽中的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器提出了大容量、低功耗、低成本的綜合要求。本論文根據(jù)這些應(yīng)用需求,對(duì)適用于射頻標(biāo)簽的嵌入式非揮發(fā)性存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)開展了大量的研究,并選擇阻變存儲(chǔ)器(RRAM)與電可擦寫只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)進(jìn)行了芯片實(shí)現(xiàn)。 本文首先系統(tǒng)的分析了超高頻無源標(biāo)簽系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)器電路的性能要求,給出了適用于UHF RFID標(biāo)簽的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器所應(yīng)具備的基本性能指標(biāo)。 隨后本文詳細(xì)地分析了RRAM與EEPROM的存儲(chǔ)機(jī)制、單元結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用特點(diǎn),并與其他嵌入式非揮發(fā)性存儲(chǔ)器進(jìn)行了全面的分析比較,系統(tǒng)的分析了RRAM與EEPROM在目前應(yīng)用背景下各自的優(yōu)劣勢(shì),并針對(duì)現(xiàn)存的設(shè)計(jì)難點(diǎn)給出了相應(yīng)的解決方案。 RRAM存儲(chǔ)器方面,本文設(shè)計(jì)并提出了適用于2T2R(雙控制管-雙阻性存儲(chǔ)單元)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的差分靈敏放大器與帶尖峰電流消除功能的穩(wěn)壓環(huán)路,在實(shí)現(xiàn)低功耗讀出的同時(shí)消除了電荷泵的啟動(dòng)大電流。同時(shí)本文對(duì)存儲(chǔ)陣列、位線通路、電荷泵、寫反饋控制電路等關(guān)鍵模塊進(jìn)行了詳細(xì)的分析與優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上,本文在SMIC 0.13μm標(biāo)準(zhǔn)工藝上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了世界第一款帶64-Kbit RRAM存儲(chǔ)器的無源超高頻標(biāo)簽,測試結(jié)果顯示存儲(chǔ)器芯片在640 Kb/s數(shù)據(jù)率下的讀功耗為2.2μA,在5 KB/s的寫數(shù)據(jù)率下的寫功耗為18.5μA,存儲(chǔ)器電路總面積為0.39mm2。 EEPROM存儲(chǔ)器方面,本文針對(duì)大容量EEPROM,設(shè)計(jì)改進(jìn)了EEPROM讀出電路,在SMIC 0.18μm EEPROM工藝下實(shí)現(xiàn)了低電壓、低功耗的讀出功能。測試顯示,改進(jìn)的讀出電路能夠在0.7V以下工作,且最低功耗小于21μA。
【圖文】：

圖1.1.電子標(biāo)簽系統(tǒng)組成表.1.1.不同頻段的射頻標(biāo)簽特點(diǎn)概括低頻頻高頻頻超高頻頻微波波~~~~~125KHzzz13.56Ml七七一900MHzzz2.45GHzzz電磁禍合方式式電磁發(fā)射方式式<]0emmm<lmmm>4mmm~Zmmm較慢慢普通通較快快快快動(dòng)物識(shí)別別票證，防盜盜物流，資產(chǎn)管理理智能交通，移付付付付付付付電方式的不同，燈.標(biāo)簽可分為無源電子標(biāo)簽(PassiveTag)、(Semi一passiveTag)以及有源電子標(biāo)簽(ActiveTag)三種。其表.1.2概括。表.1，2.無源標(biāo)簽、半有源標(biāo)簽、有源標(biāo)簽基本特點(diǎn)比較無無無源標(biāo)簽簽半有源標(biāo)簽簽有源標(biāo)簽簽

.3低電壓與低功耗研究如圖1.4所示，無源UHF標(biāo)簽靈敏度逐年下降，這也意味著標(biāo)簽芯片系統(tǒng)儲(chǔ)器的功耗要求正日趨嚴(yán)格。由公式(1.1)可知，標(biāo)簽芯片總功耗由動(dòng)態(tài)，靜態(tài)功耗，，短路功耗以及漏電功耗組成。降低芯片工作電壓可以極大的減片的動(dòng)態(tài)功耗(尤其是數(shù)字基帶部分的功耗)，對(duì)改善標(biāo)簽芯片的靈敏度起鍵的作用。相比數(shù)字基帶電路與模擬前端，存儲(chǔ)器電路己逐漸成為了進(jìn)一步芯片電源電壓的瓶頸所在。幾、=。c砰f+只ta，+凡口、十凡ak(l.1)對(duì)于傳統(tǒng)EEPROM而言，目前尚未有低電壓(vdd<0.7均、低功耗(l<2林A)關(guān)報(bào)道。在RRAM方面，2009年臺(tái)灣工研院(ITRI)報(bào)道的基于Hfo:的嵌入式阻變存讀寫功耗較高(工作電壓額定1.8v)[l01，并不適合舒ID低功耗、低電壓用環(huán)境。
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 金鋼;吳雨欣;張佶;黃曉輝;吳金剛;林殷茵;;基于0.13m標(biāo)準(zhǔn)邏輯工藝的1Mb阻變存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];固體電子學(xué)研究與進(jìn)展;2011年02期

2 畢中裕;簡文翔;金鋼;彭巍;閆娜;閔昊;林殷茵;;適用于射頻識(shí)別標(biāo)簽的64-kbit嵌入式阻變存儲(chǔ)器[J];固體電子學(xué)研究與進(jìn)展;2011年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 李強(qiáng);超高頻射頻電子標(biāo)簽芯片中低功耗電路研究[D];復(fù)旦大學(xué);2005年

2 閆娜;低功耗低成本無源射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片的研究與設(shè)計(jì)[D];復(fù)旦大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2681599