[發明專利]一種基于氧化鋅薄膜晶體管的防沖突低功耗RFID標簽

有效

• 申請號: 201910123285.0
• 申請日: 2019-02-19
• 公開（公告）號: CN109816075B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 馬孝宇;韓雁;葉志;陸曉青;梁衡滂
• 申請（專利權）人: 浙江大學;杭州潮盛科技有限公司
• 主分類號: G06K19/02
• 分類號: G06K19/02;G06K19/077;G06K7/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

本發明公開了一種基于氧化鋅薄膜晶體管的防沖突低功耗RFID標簽，不再使用傳統硅基CMOS晶體管，而是采用氧化鋅薄膜晶體管（ZnO TFTs）作為主體進行設計實現；采用獨特的復用計數器設計思想，減少硬件資源消耗并同時減少交互數據位寬，縮短交互時間；采用休眠調控思想，降低非工作狀態下的芯片功耗；同時該標簽具備專用的防沖突算法，通過硬件電路實現，配合閱讀器可實現同時對多標簽進行識別，極具實用價值。

技術領域

本發明涉及微電子科學在物聯網（IoTs）領域的應用，射頻識別標簽作為物聯網的重要節點之一，對物聯網的發展有著至關重要的意義。

背景技術

目前，物聯網飛速發展，其節點數目正以一個驚人的數目劇增。據文獻綜述估計，到2020年物聯網的節點數目將達到一萬億之多，射頻識別標簽作為物聯網節點之一，其發展成了現今研究的一個重中之重。

射頻識別標簽目前一般采用傳統硅基CMOS工藝，經過數十年發展，其優良的表現已得到業界普遍認可，但其仍然存在如下弊端：

（1）CMOS晶體管采用大量硅材料作為襯底，且掩膜版層數較多，制造成本較高，市面上可查的造價最為低廉的RFID標簽芯片也需要2毛錢左右，若應用于一次性使用的場景，或大范圍的新舊更替，將造成巨額的成本開銷；若使用后回收，則又會增加回收成本，可能得不償失。

（2）CMOS晶體管電路是非透明的，其應用場景會受到相應限制，若應用于一些對透明度有要求的領域（如顯示屏、指紋識別等）并不合適。

（3）現如今一個熱門思想是用RFID標簽芯片來代替傳統二維碼，應用于快遞物流，無人超市等領域，這樣就不需要安排專門的工作人員找到物品上粘貼的二維碼位置進行掃描，直接讓帶有標簽的物品經過閱讀器即可識別物品信息，可以節省人力成本，提高工作效率。然而現有CMOS電路無論工藝制造還是封裝，都不具備良好的延展性，芯片一般都是平面結構，無法良好地附著在物體崎嶇不平的表面上。

針對這一系列問題，修改電路能達到的效果已經微乎其微，需要研究一種新型的RFID標簽芯片加以解決。

發明內容

為了克服現有技術 的不足，本發明的目的是提供一種基于氧化鋅薄膜晶體管的防沖突低功耗RFID標簽。

一種基于氧化鋅薄膜晶體管的防沖突低功耗RFID標簽，

采用氧化鋅薄膜晶體管替代傳統硅基CMOS晶體管作為設計主體；

采用復用計數器方案，減少硬件資源消耗并同時減少交互數據位寬，縮短交互時間；

采用休眠調控，降低非工作狀態下的芯片功耗；

采用硬件實現防沖突算法。

所述的氧化鋅薄膜晶體管共五層結構，第一層氧化銦錫（ITO）作為源漏極材料，第二層氧化鋅（ZnO）材料作為溝道，第三、四層氧化鋁（Al₂O₃）作為絕緣層，第五層氧化銦錫（ITO）作為柵極材料；襯底根據需要選擇。

所述的復用計數器方案為：UID讀取、串行比較、曼徹斯特編碼&解碼和終止位產生過程共用同一計數器模塊；且在已知有效數據長度一定的情況下，采用起始位與計數器配合定位有效數據位置。

所述的休眠調控為：增加設計使能控制模塊，根據有效數據是否出現調控計數器模塊狀態，若未檢測到有效數據則產生控制信號壓制計數器模塊電平翻轉使其處于休眠狀態，降低芯片功耗。

所述的RFID標簽，包括：

1）天線線圈：與模擬前端直接相連；

2）模擬前端：連接天線線圈和數字后端；

3）數字后端：連接模擬前端與UID存儲陣列；