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本论文是改进设计支持ISO/IEC14443非接触式模式和ISO/IEC7816接触式模式的双界面智能卡芯片的模拟前端电路,该芯片已在SMIC 0.18μm 2P4M eflash工艺下成功流片。 双界面智能卡芯片在非接触式模式下,供电能量和数据信号都是通过与读卡器电磁场的耦合实现传递交互的,由于不同厂家的读卡器以及通信距离都会导致芯片工作场强的变化,工作环境复杂多变,决定了非接触式模式下模拟前端电路设计成为芯片设计中的难点。检验芯片从非接触式下ISO/IEC10373场强测试协议规定的低场(1.5A/m)到高场(7.5A/m)的范围内与读卡器能否正常交易,发现在3A/m-6A/m(“盲区”)的场强范围内交易失败。本论文的研究内容是分析和解决“盲区”场强内交易失败的问题。 首先分析芯片在非接触式模式下ISO/IEC14443通信协议标准和ISO/IEC10373测试协议标准,接着理解智能卡芯片在非接触式模式下与读卡器交互的工作原理、系统架构以及架构中各模块的功能和作用。根据芯片的场强测试结果,比较模拟电路的仿真结果,分析“盲区”问题产生的原因,利用FIB(focus ion beam聚焦离子束)手段来证实这个分析结果。为了能够尽可能沿用已经过验证的结构布局,降低设计风险,使即将产品化的芯片设计更为可靠,采用了较为保守的修改方案,并根据修改方案提出要改进和增加的电路模块以及改进后的设计指标,然后对改进电路进行仿真验证,留出足够的裕度。接着从系统上对电路进行仿真验证,达到要求后进行系统版图的设计,依据后仿真结果反复优化电路参数,提交最终的版图设计。 经SMIC工艺下流片成功后,对芯片进行扫描场强测试,改进后的芯片天线在“盲区”场强范围内能量中断时的能量反弹导致的较差波形明显好转,验证了修改方案解决此问题的可行性。本次改进设计智能卡的系统架构,增加了辅助电路模块,初步解决场强“盲区”问题,提高了芯片与读卡器的数据交互可靠性,为芯片量产做了充分准备。