低功耗芯片技術(shù)的研究及其RFID中的應(yīng)用.pdf

1、隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,由功耗所引發(fā)的能源消耗、封裝成本、以及高集成度芯片散熱等問題日益突顯,越來越受到人們的重視;低功耗技術(shù)已成為當(dāng)今集成電路設(shè)計(jì)的一個研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。低功耗技術(shù)的研究主要涉及了工藝、封裝和電路設(shè)計(jì)三大層面;其中電路設(shè)計(jì)層面具有成本低、適用范圍廣的特點(diǎn),有很大的優(yōu)化空間。本文針對低功耗芯片設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)地研究,并將研究成果成功應(yīng)用到一個典型的低功耗無線通訊系統(tǒng)——射頻識別(RFID,Radio Fre

2、quency Identification)系統(tǒng)中。
　　 本文首先分析了不同供電機(jī)制系統(tǒng)低功耗的特征,區(qū)分了“低能耗”和“低功率”的概念,詳盡闡述了功耗的產(chǎn)生機(jī)理;在此基礎(chǔ)上,結(jié)合RFID系統(tǒng)中電子標(biāo)簽芯片的工作原理,針對其特殊的低功耗需求,提出了一種適合電子標(biāo)簽數(shù)字基帶處理器的分布式架構(gòu)。
　　 接著,比較系統(tǒng)地介紹了降低功耗的四種基本途徑,研究了傳統(tǒng)CMOS電路不同設(shè)計(jì)階段的各種低功耗技術(shù);并將其靈活應(yīng)用到電子標(biāo)簽

3、芯片的設(shè)計(jì)中,提出了一種簡單有效的隨機(jī)數(shù)發(fā)生機(jī)制和一種新穎的分步式譯碼電路,分別設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了超低功耗的超高頻、高頻和低頻電子標(biāo)簽數(shù)字基帶處理器芯片。測試結(jié)果表明:本文設(shè)計(jì)與國外的同類設(shè)計(jì)相比,在功耗方面具有較大的優(yōu)勢。
　　 本文還積極探索了一種新穎的低功耗技術(shù)——絕熱電路技術(shù):提出了一種準(zhǔn)靜態(tài)絕熱邏輯電路結(jié)構(gòu)(2N-2N2D2P),有效地避免了動態(tài)絕熱邏輯中因電路節(jié)點(diǎn)充放電而產(chǎn)生的冗余功耗;同時為了完善絕熱電路的邏輯功能,提出

4、了一種具有置位/復(fù)位功能的絕熱鎖存器電路結(jié)構(gòu);將絕熱電路技術(shù)應(yīng)用到ROM電路的設(shè)計(jì)中,提出了一種絕熱ROM存儲器單元電路(ADLROM),大大降低了讀操作時位線負(fù)載電容充放電而產(chǎn)生的動態(tài)功耗。為了促進(jìn)絕熱電路技術(shù)在集成電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和推廣,本文還開發(fā)了一套絕熱電路的半自動設(shè)計(jì)方法,并設(shè)計(jì)了與之配套的絕熱單元庫。最終,將絕熱電路技術(shù)的研究成果巧妙地與RFID系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款絕熱低頻電子標(biāo)簽,目前該芯片正處于測試過程中。仿