CN100452088C - 用于识别的ic芯片、从其读取数据和将数据写入其的方法 - Google Patents

Abstract

为了消除外部载波频率上的限制，该用于识别的IC芯片包括：接收外部载波并产生内部供电的供电部分；用于读出的时钟信号产生部分，其基于叠加在外部光信号上的时钟信号脉冲产生用于读出的内部时钟信号；存储部分；以及输出部分，其根据用于读出的内部时钟信号连续地读出存储部分中的数据，并且基于此负载调制外部载波。

Description

用于识别的IC芯片、从其读取数据和将数据写入其的方法

技术领域

本发明涉及用于识别的无线型IC芯片，用于识别各种类型的货物或人等，并且涉及从其读出数据的方法和向其写入数据的方法。

背景技术

发行各种IC卡或IC标志以识别各种类型的货物或人等是常规的做法。IC卡或IC标志可以是接触型或非接触型，但是其中包括无线型用于识别的IC芯片的非接触型从方便使用的角度看更为优越。应该认为，无线型IC芯片除了包含在IC卡和IC标志中之外，有时也直接包括在诸如钞票等的各类产品中，以用来识别该产品。

为了操作其内部电子线路，现有技术的无线型用于识别的IC芯片配有利用外部载波的电源(例如，参考专利文件日本专利特许公开出版物Heisei10-145443)。换句话说，当经由芯片上的天线接收来自外部读写器的载波，同时整流该载波以从其产生内部供电时，也读入了叠加在载波上的数据，由此可以无线分派所需的数据。

根据上述现有技术，由于除了用来产生IC芯片的内部供电的外部载波，其还采用了其上叠加有数据的载波，因此为了精确地解调这样叠加的数据，需要保持固定的载波频率，并且由此引起了应用范围变得相当受限的问题。换句话说，这是因为当载波的频率固定时，由于提供在IC芯片上的芯片天线的特性受到货物的本质和特性影响，因此需要调节和设置芯片天线的特性以精确地对应于安装有IC芯片的各类货物。

发明内容

根据现有技术的上述问题构思本发明，并且其目的在于提供用于识别的IC芯片，以及由其读出数据和写入数据的方法，其通过使用其上只叠加时钟信号脉冲的载波可以消除载波的频率上的任何本征限制，这样其就可以应用得非常广泛。

为了达到该目的，根据其基本特征，本发明的第一方面提供了一种用于识别的IC芯片，包括：利用外部载波以产生内部电流的供电部分；用于读出的时钟信号产生部分，其基于叠加在外部光信号上的时钟信号脉冲产生用于读出的内部时钟信号；存储部分；和输出部分，其根据用于读出的所述内部时钟信号连续地读出所述存储部分中的数据，并且基于此负载调制所述载波。

应该理解可能提供一个写入时钟信号产生部分，其基于叠加在所述载波上的时钟信号脉冲产生用于写入的内部时钟信号，以及写入部分，其根据所述用于写入的内部时钟信号连续地读入叠加在所述光信号上的数据，并且将它存储在所述的存储部分；并且也可能使写入部分检测所述数据的溢出并闭塞所述存储部分以使向其的写入变得不可能。

而且，写入时钟信号产生部分可以区别叠加在所述载波上的时钟信号脉冲，并且其可以包括在连接到所述输出部分的芯片天线上面的连接到外部天线的块接触。

而且，根据其基本特征，本发明的第二方面提供从用于识别的IC芯片中读出数据的方法，其中：

基于叠加在外部光信号上的时钟信号脉冲产生用于读出的内部时钟信号；并且根据所述的用于读出的内部时钟信号连续地读出存储在存储部分中的数据，并且基于此负载调制所述外部载波。

进一步，根据其基本特征，本发明的第三方面提供向用于识别的IC芯片写入数据的方法，其中：基于叠加在外部载波上的时钟信号脉冲产生用于写入的内部时钟信号；叠加在外部光信号上的数据根据所述的用于写入的内部时钟信号被连续地存储；并且将已存储的数据写入存储部分，并且闭塞所述存储部分以使向其的写入变得不可能。

根据上述本发明的第一方面的结构，供电部分利用外部的载波产生内部供电，并且用于读出的时钟信号产生部分基于叠加在外部光信号上的时钟信号脉冲产生用于读出的内部时钟信号。另一方面，输出部分根据用于读出的内部时钟信号连续地读出存储在存储部分中的数据，并且负载调制该载波。因此，产生载波的外部读写器能够经由载波从存储部分读入数据，并且这时用于识别的IC芯片和读写器都不以任何形式依赖于载波的频率。换句话说，该载波是其上叠加有时钟信号脉冲的简单载波，而且只是对内部供电的电源供给，因此其频率不是本征限定的。

通过写入部分连续地读入叠加在外部的光信号上的数据，并且将其存储在存储部分中，可能将预定的数据写入存储部分并且在其中保存它。应该理解这时的光信号中的数据假定为与叠加在载波上的时钟信号脉冲同步。这是因为时钟信号脉冲变为用于写入的内部时钟信号的基础，并且当读入光信号中的数据时确定标准定时。

写入部分通过检查叠加在光信号上的数据的溢出，以及通过闭塞存储部分使得向其更多的写入变得不可能，能够阻止更多的额外的写入并且防止存储部分中数据的变更。应该理解，作为能阻止将更多的数据写进存储部分的装置，向读入光信号的移位寄存器提供预先的门电路，以通过关闭以硬件的方式将其闭塞掉；或者用作存储部分的非易失性存储器可以作为熔丝存储器，并且可以闭塞该熔丝存储器以至于在硬件基础上使向其更多的写入变得不可能；或者这两种手段可以都采用。应该理解，由前一种方法，作为用在存储部分中的非易失性存储器，例如也可以采用能够重写的闪速存储器。

通过区别加在载波上的时钟信号脉冲，写入时钟信号产生部分能够提高噪声容限。应该理解，例如这种时钟信号脉冲的区别可以使用只抽取相应于时钟信号脉冲的频率分量的窄带带通滤波器。

如果将块接触提供到芯片天线用于外部天线的连接，那么就可能容易地提高具有外部天线的芯片天线的特性，并且通过增加该用于识别的IC芯片的通信距离，就可能在更高的水平扩展应用的范围。

并且根据上述本发明第二方面可能实现本发明第一方面的读出时钟信号产生部分、存储部分和输出部分的操作；而且，根据上述本发明第三方面可能实现本发明第一方面的写入时钟信号产生部分，存储部分和写入部分的操作。

附图说明

图1是表示根据本发明的用于识别的IC芯片的实施例的整个系统结构的系统方框图。

图2是同一系统的更详细的系统方框图。

图3A是表示用于识别的该IC芯片的整个物理结构的示意性平面图，而图3B是该IC芯片沿图3A中的箭头X-X所表示的平面的所做的截面图。

图4是表示该IC芯片的操作的第一时序图。

图5是表示该IC芯片的操作的第二时序图。

具体实施方式

下面将参考附图详细介绍本发明的优选实施例。

参考图1，用于识别10的IC芯片是无线型的，并且包括供电部分11、用于写入和读出的时钟信号产生部分12和16、写入部分13、存储部分14以及输出部分15。

供电部分11，用于写入的时钟信号产生部分12的输入侧，以及输出部分15的输出侧各个通常连接到芯片天线A。应该理解提供块接触B用来将外部天线A₀连接到该芯片天线A。假设来自附图中没示出的读写器的载波SI到达芯片天线A和外部天线A₀。

供电部分11的输出作为内部供电V加到IC芯片10的各个部分。

将写入时钟信号产生部分12的输出作为用于写入的内部时钟信号Sc1输入到写入部分13。写入部分13的一个输出作为用于读出的内部时钟信号Sc2通过读出时钟信号产生部分16输入到输出部分15，并且它的其他输出通过存储部分14连接到输出部分15。假设来自附图中没示出的外部读写器的光信号S2到达写入部分13。

参考图2，用于共振的电容器C与芯片天线A并联连接，并且芯片天线一端接地。应该理解可以通过用来连接的块接触B，B将外部天线A₀添加连接到芯片天线A，并且用来共振的电容器C₀与外部天线A₀并联连接。然而芯片天线A和外部天线A₀非接地侧的一端分别引向供电部分11，引向写入时钟信号产生部分12和输出部分15。

芯片天线A和外部天线A₀的非接地侧的一端的每一个通常通过用来整流的二极管D1，D1连接到供电部分11。用于滤波的电容器C1连接到二极管D1，D1的输出侧，并且由此输出内部供电V。

芯片天线A和外部天线A₀的非接地侧的一端的每一个通常通过用来检测的二极管D2，D2连接到写入时钟信号产生部分12，并且将它们引向时钟信号产生电路12a。时钟信号产生电路12a的输入侧由寄存器R2接地，并且时钟信号产生电路12a的输出作为写入内部时钟信号Sc1被传导到写入部分13的移位寄存器13d并且传导到溢出检测电路13e。

写入部分13包括放大器13b，门电路13c，移位寄存器13d以及溢出电路13e，这些元件依此顺序连接到从外部读写器接收光信号S2的光接收元件13a。溢出检测电路13e的输出连接到门电路13c和存储部分14的存储器14a。应该理解光接受元件13a是例如光电二极管。

移位寄存器13d的另一个输出连接到存储部分14的存储器14a，并且存储器14a的输出连接到输出部分15的寄存器15a。寄存器15a的输出连接到诸如FET的切换元件T的栅极，并且开关元件T的阴极侧接地，而其阳极侧通过各自的寄存器R5，R5连接到芯片天线A和外部天线A₀的非接地侧的一端。

写入部分13的放大器13b的输出被分支并且引向读出时钟信号产生部分16，并且通过用于检测的二极管D6连接到时钟信号产生电路16a。应该理解该时钟信号产生电路16a的输入侧通过电阻R6接地，而其输出侧作为用于读出的内部时钟信号Sc2输入到寄存器16a中。

如图3A的平面图所示，该IC芯片10可以制成例如大约0.5mm²的硅芯片。而图3B是该IC芯片10沿图3A中的箭头X-X所表示的平面所做的截面图。

该芯片10通过以下步骤制作：在硅基21上形成所需的集成电路22，在硅基21的上表面上方提供例如由聚酰亚胺制作的绝缘层23，并且然后在该绝缘层23上方形成芯片天线A和块接触B，B。这里，通过例子，该芯片天线A表示为三圈环行天线，其适合于载波S1的2.45GHz的特征频带，并且其作为金属镀覆层形成在绝缘层23上方。而且，形状为凸镜的光导部分24形成在绝缘层23的一部分中，以允许光信号S2高效地到达提供在集成电路22中的光接收元件13a。

该IC芯片的操作如下。

当没有数据写入到存储部分14的存储器14a中时，以及当其上叠加有时钟信号脉冲的载波S1从外部读写器到达芯片天线A和外部天线A₀的一个或两个时(参见图4)，则供电部分11能够通过经由二极管D1，D1整流该载波S1产生内部供电V。应该理解该载波S1的频率在大约10MHz-70GHz，并且通过100％ASK调制其上叠加有例如，时钟信号频率fc1＝1/Tc1＝100kHz的时钟信号脉冲。这里，Tc1是该时钟信号脉冲的周期；并且如果代替ASK调制，其由FSK调制，PSK调制等叠加到载波S1上，也是可以接受的。另一方面，写入时钟信号产生部分12的时钟信号产生电路12a由二极管D2，D2检测该载波S1，并且能够基于上述叠加在载波S1上的时钟信号脉冲产生用于写入的内部时钟信号Sc1。

接着，其上叠加有数据D的光信号S2从外部读写器输入到写入部分13的光接收元件13a。这里，希望该光信号S2为500kHz或更高副载波频率的红外光束，并且假设叠加在光信号S2上的数据D与叠加在载波S1上的时钟信号脉冲同步。通过写入部分13的放大器13b和门电路13c根据用于写入的内部时钟信号Sc1连续地将数据D读入移位寄存器13d并存储起来。这是因为移位寄存器13d是根据用于写入的内部时钟信号Sc1操作的。

当移位寄存器存储预定量的数据D时，它产生溢出信号Sf。当发生这种情况时，溢出检测电路13e向存储部分14的存储器14a分派写入信号Sw，并且随同移位寄存器13d中的数据D被写入存储器14a并被存储，将门信号Sg分派给门电路13c，并且门电路13c关闭，以使有可能阻止数据D的进一步通过。换句话说，通过门电路13c，存储部分14的存储器14a进行闭塞动作，以使更多的写入变得不可能。应该理解存储器14a是非易失型存储器，因此即使外部载波S1丢失并且内部供电V被切断并丢失，也按其原样保存和维持内部数据D。

参考图5，当外部载波S1达到芯片天线A和/或外部天线A0时，并且同时其上叠加有时钟信号频率fc2＝1/Tc2的时钟信号脉冲的光信号S2达到写入部分13的光接收元件13a，那么输出部分15的寄存器15a就根据来自时钟信号产生电路16a的读出内部时钟信号Sc2连续地读出存储器14a中的数据D，并且根据该数据D打开和关闭开关元件T。这里，Tc2是该时钟信号脉冲的周期，并且时钟信号产生电路16a能够基于叠加在光信号S2上的时钟信号脉冲产生用于读出的内部时钟信号Sc2。另一方面，开关元件T通过电阻R5，R5改变芯片天线A和外部天线A0的负载阻抗，并且根据数据D负载调制载波S1(参见图5的最低一行)。这样产生载波S1和光信号S2的读写器就能够通过载波S1读入存储器14a中的数据D。

在上述说明中，根据需要，可以采用外部天线A₀。在这种连接中，如果只采用了芯片天线A，载波S1的频率就被限制在芯片天线A的共振频率附近，但是这时读写器可以制作得能够搜索载波S1的频率，并且能够在最合适的频率实现数据D的写入和读出。

而且，可能赋予写入时钟信号产生部分12的时钟信号产生电路12a以时钟信号脉冲的区别功能。只对于叠加在载波S1上的具有特定时钟信号频率fc1的时钟信号脉冲产生用于写入的内部时钟信号Sc1，以使噪声容限可能得到提高。通过以同样的方式赋予读出时钟信号产生部分16的时钟信号产生电路16a以时钟信号脉冲的区别功能，可能只对于具有时钟信号频率fc2的时钟信号脉冲产生用于读出的内部时钟信号Sc2。应该理解，当通过ASK调制将时钟信号脉冲叠加在载波S1上时，可能设置从10％到100％的任何所需范围的载波S1的调制量；并且假设可能实现预定的噪声容限特性，则需要将其设置为低调制量。这是因为它使供电部分11的用于滤波的电容器C1的容量变小。

例如，门电路13c可以提供由门信号Sg熔断的熔丝(附图中未示出)，以使通过由门信号Sg熔断的熔丝以硬件方式关闭门电路13c；并且在这种情况下，该结构将能使门电路13c不能再次打开。这时，由于存储器14a被门电路13c安全地闭塞，所以它是本身可以被重写的闪速存储器是可接受的。然而，对于存储器14a，需要采用不能被重写的闪速存储器或熔断存储器，以使不可以对存储在其中的数据进行修改。尽管以上已经描述和说明了本发明的优选实施例，应该理解这些是本发明的示例性表述而不应认为是限制性的。另外，不离开本发明的实质和范围可以做增加、删除、取代和其他修改。因此，本发明不由前面的说明书所限制，而只由所附权利要求的范围限定。

Claims (5)

1.一种用于识别的IC芯片，包括：

利用外部载波(S₁)以产生内部电流的供电部分(11)；

用于写入的时钟信号的产生部分(12)，其基于叠加在所述载波(S₁)上的时钟信号脉冲产生用于写入的内部时钟信号(S_c1)；

写入部分(13)，其根据所述用于写入的内部时钟信号(S_c1)连续地读入叠加在外部光信号(S₂)上的数据，并将所述数据存储在存储部分(14)中；以及

输出部分(15)，其连续地读出所述存储部分(14)中的数据，并且基于此，负载调制所述外部载波(S₁)，其特征在于还包括：

用于读出的时钟信号产生部分(16)，其基于叠加在所述光信号(S₂)上的时钟信号脉冲产生用于读出的内部时钟信号(S_c2)；以及

所述输出部分(15)根据所述用于读出的内部时钟信号(S_c2)连续地读出所述存储部分(14)中的数据。

2.根据权利要求1所述的用于识别的IC芯片，其中所述写入部分检测所述数据的溢出并闭塞所述存储部分以使向其的写入变为不可能。

3.根据权利要求2所述的用于识别的IC芯片，其中所述用于写入的时钟信号的产生部分通过只抽取相应于时钟信号脉冲的频率分量的窄带带通滤波器来区别叠加在所述载波上的时钟信号脉冲。

4.根据权利要求1至3中任意一个所述的用于识别的IC芯片，进一步包括在连接到所述输出部分的芯片天线上面并且连接到外部天线的块接触。

5.一种在用于识别的IC芯片中读出数据以及写入数据的方法，包括步骤：

基于叠加在外部载波(S₁)上的时钟信号脉冲产生用于写入的内部时钟信号(S_c1)；

根据所述用于写入的内部时钟信号(S_c1)连续地读入叠加在外部光信号(S₂)上的数据，并将所述数据存储在存储部分(14)中；以及

连续地读出存储在所述存储部分(14)中的数据，并且基于此，负载调制所述外部载波(S₁)，其特征在于还包括步骤：

基于叠加在所述光信号(S₂)上的时钟信号脉冲产生用于读出的内部时钟信号(S_c2)；并且

在所述连续读出步骤中，根据所述用于读出的内部时钟信号(S_c2)连续地读出存储在所述存储部分中的数据。

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