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面向ISO18000-6C标准的UHF RFID无源标签芯片数字集成电路低功耗设计与实现

作　者: 何艳莉
导　师: 文光俊
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 射频识别 标签芯片 ASIC设计 低功耗设计 数字基带电路
分类号: TN431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)是一种先进的自动识别技术,具有非接触、读写灵活、速度快、距离远、安全性高等优点,被广泛应用于物流管理、商品销售管理、产品制造、公共信息服务等许多领域。随着该技术的飞速发展,RFID的应用领域日益扩大,并逐渐成为现今信息社会建设的一项基础技术。随着EPC物联网的提出和推广,市场对于超高频段(UHF)远距离RFID系统的需求也越来越迫切。在我国,UHF频段的远距离无源电子标签的研发及应用正处于快速发展阶段。我国也逐渐成为全球最大的物联网用户之一,而UHF频段的RFID标签芯片低功耗技术正是物联网技术的核心技术。因此,本文的研究将具有十分重要的意义。本文首先介绍了RFID技术的研究背景以及国内外研究现状和发展态势。针对RFID标签芯片的低功耗设计难点,本文着重分析了CMOS数字电路的功耗产生原理以及可应用于CMOS数字电路的低功耗设计方法。然后基于低功耗设计考虑,设计了一种符合ISO18000-6C协议的超高频无源电子标签的低功耗数字基带电路。本文分析了数字基带电路低功耗设计的系统结构并详细论述了各核心模块的低功耗设计与实现,并采用了TSMC 0.18 um CMOS Mixed Signal Process工艺完成了芯片的版图设计和流片。测试结果表明该设计较好的符合ISO18000-6C协议中对标签功能的要求,并达到了预期设计的功耗指标要求。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章 前言  14-20
  1.1 RFID 技术的研究背景  14-15
  1.2 国内外RFID 技术的研究现状  15-17
  1.3 RFID 技术的发展展望  17-18
  1.4 本论文研究内容  18
  1.5 论文组织结构  18-20
第二章 CMOS 数字电路功耗及分析  20-28
  2.1 功耗概述  20-21
  2.2 CMOS 数字电路功耗产生原理  21-25
    2.2.1 静态功耗  21-23
    2.2.2 动态功耗  23-25
  2.3 EDA 工具功耗分析方法  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 CMOS 数字电路低功耗设计方法研究  28-36
  3.1 基于静态功耗优化的低功耗设计  28-30
    3.1.1 面积优化  28
    3.1.2 多阈值电压技术  28-29
    3.1.3 衬底偏置技术  29-30
  3.2 基于动态功耗优化的低功耗设计  30-35
    3.2.1 系统级低功耗设计方法  30-31
    3.2.2 RTL 级低功耗设计方法  31-32
    3.2.3 门级低功耗设计方法  32-33
    3.2.4 版图级低功耗设计方法  33-35
  3.3 本章小结  35-36
第四章 标签芯片数字前端电路低功耗设计  36-63
  4.1 系统低功耗设计  37-40
    4.1.1 设计方法综述  37-38
    4.1.2 架构实现  38-40
  4.2 解码模块设计  40-44
    4.2.1 功能分析  40-41
    4.2.2 低功耗设计实现  41-43
    4.2.3 仿真结果  43-44
  4.3 编码器模块设计  44-49
    4.3.1 功能分析  44-46
    4.3.2 低功耗设计实现  46-48
    4.3.3 仿真结果  48-49
  4.4 输入预处理模块设计  49-51
    4.4.1 功能分析  49
    4.4.2 低功耗设计实现  49-51
    4.4.3 仿真结果  51
  4.5 循环校验/计算模块设计  51-53
    4.5.1 功能分析  51
    4.5.2 低功耗设计实现  51-53
    4.5.3 仿真结果  53
  4.6 状态机模块设计  53-62
    4.6.1 功能分析  53-59
    4.6.2 低功耗设计实现  59-62
    4.6.3 仿真结果  62
  4.7 本章小结  62-63
第五章 标签芯片数字后端电路低功耗设计  63-71
  5.1 低功耗逻辑综合  63-64
  5.2 版图设计  64-67
    5.2.1 版图设计流程  64-65
    5.2.2 低功耗设计  65-67
  5.3 版图后时序验证与物理验证  67-68
  5.4 系统晶体管级仿真结果及功耗  68-70
  5.5 本章小结  70-71
第六章 标签芯片测试  71-78
  6.1 测试技术方案  71-72
  6.2 测试方法  72-74
  6.3 测试结果  74-76
  6.4 测试设备清单  76-77
  6.5 本章小结  77-78
第七章 总结与展望  78-80
致谢  80-81
参考文献  81-83
发表论文与科研情况说明  83-84

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路（IC） > 半导体集成电路（固体电路） > 双极型 > 数字集成电路、逻辑集成电路
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