UHF RFID自主标准标签芯片低功耗设计及时钟优化

• 作 者: 舒展
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: UHF RFID 自主标准 低功耗设计 时钟树

射频识别技术（RFID：Radio Frequency Identification）是一种无线通信技术，它利用射频方式在射频识别芯片和读写器之间实现无线双向通信和能量供给，完成目标识别和能量交换。无源超高频射频识别（UHF RFID）技术由于其工作距离远、信息量大、操作速度快、成本低等优势，已成为当前国内外研究和应用的热点，是物联网（The Internet of Things）技术的重要组成部分。集成电路发展到深亚微米阶段，功耗已经成为集成电路设计中不可忽略的问题，尤其对于无源的电子标签芯片来说，功耗的高低直接决定了芯片能否正常工作，并在很大程度上影响芯片的性能。本文基于自主标准提出了标签基带处理器低功耗设计架构，研究了从RTL到物理实现的低功耗设计方法。首先，本文详细阐述了CMOS工艺环境下功耗产生的主要原因，以及在逻辑设计阶段各种低功耗的设计方法。简要介绍了UHF RFID系统工作原理和系统组成，分析了自主标准相对于目前国际同类标准的创新之处，在此基础上提出了适用于自主标准的低功耗的设计框架，以及在芯片逻辑设计阶段的各种低功耗设计方法。在芯片实现的过程中，采用这些方法进行逻辑设计，经综合工具综合之后，功耗仿真表明其动态功耗优化达到21.1%。其次，对于数字电路设计来说，功耗在很大程度上决定于时钟的设计。本文研究了自主标准特殊的时钟需求和构架，从UHF RFID的时钟源选择开始分析，阐述了其时钟设计构架。采用整数分频和半整数分频的方式来满足其后向链路的时钟偏差要求。研究了时钟树综合阶段低功耗设计方法，并对其进行试验和理论分析，总结出了低功耗时钟的解决方案，在很大程度上优化了数字基带的功耗。改善了它的性能，使其应用更加广泛。