[发明专利]一种射频识别芯片的电源架构

说明书

射频识别芯片是一个复杂的小系统，在这个系统中不仅有数字电路和模拟电路之分，还有低电压域和高电压域之分，这些电路都必须小心的分区域进行布局才能有效的避免相互之间的干扰，如防止高电压对低压器件的不可恢复的击穿等，同时也可以有效地减少走线所占据的芯片面积。本发明公开了一种适合射频识别芯片的新的电源架构，即只采用单电源供电的方案，节省了芯片面积，减少芯片成本和功耗，同时增加了芯片的可靠性。

技术领域

本发明涉及射频识别芯片的设计领域。

背景技术

射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。，通常来讲，一个完整的射频识别芯片由射频模拟前端、数字逻辑控制和非挥发性存储器三部分组成。其总体结构如图1所示。

射频模拟前端：作为射频接口负责主要有四个功能，从读卡器发出的电磁波中耦合出标签芯片工作所需要的能量；解调调制信号；将要返回读卡器的数据调制后发送出去；提供数字部分工作所需的时钟。

数字控制部分：作为标签芯片的控制部分负责处理读卡器发送的命令并给予适当的回复。

存储器：作为标签芯片中信息的存储和处理部分，负责存储有关信息，并在数字控制器的控制下进行读写操作。

射频识别芯片中，存储器大部分采用的是嵌入式EEPROM(电可擦除只读存储器)。EEPROM记录了RFID芯片中的所有信息，对芯片的每个操作都是对EEPROM的操作，EEPROM的功耗在整个芯片中占了很大的比例。

由于EEPROM技术的要求，在EEPROM擦写时，需要一个15.5V的高压，在EEPROM内部会有一个高压产生电路，这个高压产生电路的电压输入一般要求在1.8V以上。而数字控制部分，在现在主流的EEPROM工艺平台上，会采用较低的电压，比如1.2V的电压。因此，在射频识别芯片内部的电源架构上，传统的做法是：由电源产生电路产生二种所需的电压，两种电压都会输入给EEPROM使用，数字控制部分，则会采用较低的电压，在数字控制部分和EEPROM之间会利用电平转换电路(Level Shifter)进行电压的切换，如图1所示。

该方案的电源架构存在着某些不足：1)由于使用了两个不同的电源，需要两个不同的电压产生电路，面积较大2)每个电源域上需要配置不同的储能电容。由于射频传输的复杂性，不同电源域上所挂的电容大小很难确定，导致使用的电容面积可能远大于实际需求，导致芯片面积较大。2)不同的电源域，需要在跨越电源域的信号之间增加电平转换电路，导致了比较复杂的电源网络和控制信号网络，也增加了芯片的面积。这样的结构在版图实现上存在着一定的麻烦，处理不当可能造成较大的电源干扰。3)利用电平转换电路进行电平的切换会存在不同电源之间穿通的可能，一般的影响是产生较大的瞬态电流，导致了较大的功耗。严重的后果是如果高压电源的驱动能力远超过低压电源的泄放能力的话，会导致由低压电源驱动的工作电路瞬时受到高压的影响，出现不可恢复的击穿或烧毁。

而在无源射频识别芯片的设计中，低功耗和低成本是设计中的重要要求。上述传统的电源分配方案中所占面积大，同时会产生大的瞬态电流和电源穿通可能造成器件击穿，影响芯片的可靠性。

发明内容

射频识别芯片是一个复杂的小系统，在这个系统中不仅有数字电路和模拟电路之分，还有低电压域和高电压域之分，这些电路都必须小心的分区域进行布局才能有效的避免相互之间的干扰，如防止高电压对低压器件的不可恢复的击穿等，同时也可以有效地减少走线所占据的芯片面积。

本发明公开了一种适合射频识别芯片的电源架构方案，即只采用单电源供电的方案，节省了芯片面积，减少芯片成本和功耗，同时增加了芯片的可靠性。