[发明专利]一种基于氧化锌薄膜晶体管的防冲突低功耗RFID标签

说明书

本发明公开了一种基于氧化锌薄膜晶体管的防冲突低功耗RFID标签，不再使用传统硅基CMOS晶体管，而是采用氧化锌薄膜晶体管（ZnO TFTs）作为主体进行设计实现；采用独特的复用计数器设计思想，减少硬件资源消耗并同时减少交互数据位宽，缩短交互时间；采用休眠调控思想，降低非工作状态下的芯片功耗；同时该标签具备专用的防冲突算法，通过硬件电路实现，配合阅读器可实现同时对多标签进行识别，极具实用价值。

技术领域

本发明涉及微电子科学在物联网（IoTs）领域的应用，射频识别标签作为物联网的重要节点之一，对物联网的发展有着至关重要的意义。

背景技术

目前，物联网飞速发展，其节点数目正以一个惊人的数目剧增。据文献综述估计，到2020年物联网的节点数目将达到一万亿之多，射频识别标签作为物联网节点之一，其发展成了现今研究的一个重中之重。

射频识别标签目前一般采用传统硅基CMOS工艺，经过数十年发展，其优良的表现已得到业界普遍认可，但其仍然存在如下弊端：

（1）CMOS晶体管采用大量硅材料作为衬底，且掩膜版层数较多，制造成本较高，市面上可查的造价最为低廉的RFID标签芯片也需要2毛钱左右，若应用于一次性使用的场景，或大范围的新旧更替，将造成巨额的成本开销；若使用后回收，则又会增加回收成本，可能得不偿失。

（2）CMOS晶体管电路是非透明的，其应用场景会受到相应限制，若应用于一些对透明度有要求的领域（如显示屏、指纹识别等）并不合适。

（3）现如今一个热门思想是用RFID标签芯片来代替传统二维码，应用于快递物流，无人超市等领域，这样就不需要安排专门的工作人员找到物品上粘贴的二维码位置进行扫描，直接让带有标签的物品经过阅读器即可识别物品信息，可以节省人力成本，提高工作效率。然而现有CMOS电路无论工艺制造还是封装，都不具备良好的延展性，芯片一般都是平面结构，无法良好地附着在物体崎岖不平的表面上。

针对这一系列问题，修改电路能达到的效果已经微乎其微，需要研究一种新型的RFID标签芯片加以解决。

发明内容

为了克服现有技术 的不足，本发明的目的是提供一种基于氧化锌薄膜晶体管的防冲突低功耗RFID标签。

一种基于氧化锌薄膜晶体管的防冲突低功耗RFID标签，

采用氧化锌薄膜晶体管替代传统硅基CMOS晶体管作为设计主体；

采用复用计数器方案，减少硬件资源消耗并同时减少交互数据位宽，缩短交互时间；

采用休眠调控，降低非工作状态下的芯片功耗；

采用硬件实现防冲突算法。

所述的氧化锌薄膜晶体管共五层结构，第一层氧化铟锡（ITO）作为源漏极材料，第二层氧化锌（ZnO）材料作为沟道，第三、四层氧化铝（Al₂O₃）作为绝缘层，第五层氧化铟锡（ITO）作为栅极材料；衬底根据需要选择。

所述的复用计数器方案为：UID读取、串行比较、曼彻斯特编码&解码和终止位产生过程共用同一计数器模块；且在已知有效数据长度一定的情况下，采用起始位与计数器配合定位有效数据位置。

所述的休眠调控为：增加设计使能控制模块，根据有效数据是否出现调控计数器模块状态，若未检测到有效数据则产生控制信号压制计数器模块电平翻转使其处于休眠状态，降低芯片功耗。

所述的RFID标签，包括：

1）天线线圈：与模拟前端直接相连；

2）模拟前端：连接天线线圈和数字后端；

3）数字后端：连接模拟前端与UID存储阵列；