JP3929887B2 - 半導体集積回路、半導体集積回路モジュール、および、情報機器 - Google Patents
半導体集積回路、半導体集積回路モジュール、および、情報機器 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時間／時刻に関する情報を利用する半導体集積回路、半導体集積回路モジュール、および、情報機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報機器に用いられる半導体集積回路は、電力によって動作する。ほとんどの情報機器は、ケーブルを介しＡＣ電源に接続するか、バッテリや電池等と接続することにより電力を得て、得られた電力を半導体集積回路へ供給することにより動作する。
【０００３】
これに対し、一部の情報機器は、電磁波による電磁誘導を利用して電力を得て、得られた電力を内部の各半導体回路へ供給することにより動作する。このような情報機器は、物理的あるいは利用形態上バッテリや電池などの搭載が困難な、無線タグや、非接触型ＩＣカード等のようなものに適している。
【０００４】
無線タグや非接触ＩＣカードは、ＩＣチップとアンテナとを備えている。バッテリーは内蔵せずに、フレミングの法則を利用した電磁誘導の起電力により動作する。非接触ＩＣカードは、通常の磁気タイプのキャッシュカードとほぼ同一形状であり、一方、無線タグは、自由な形状である。近接・近傍型と呼ばれる、非接触ＩＣカードや無線タグは、約1M程度の距離まで交信が可能である。非接触ＩＣカードは、ISO/IEC14443（近接型）とISO/IEC15693（近傍型）により標準化されており、無線タグもこれらの標準に準拠していることが多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような情報機器を用いた代表的なシステムとしては、例えば、店舗の出口に電磁波を出すゲートを設け、且つ、陳列商品に無線タグをつけておく万引き防止システムや、駅の改札口に電磁波を出す改札（自動改札機）を設け、且つ、非接触型ＩＣカードを定期券とした、自動改札システムなどがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１３５８８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記で説明した電磁波による電磁誘導を利用した情報機器は、常時電磁波を受けるものではなく、利用（必要）時にのみ電磁波を受けて動作することを想定している。つまり、情報機器の利用時以外は、電力の供給を受けることができない。
【０００８】
従って、このような利用時にのみ電力を得ることができる情報機器において、その情報機器の利用期間などの制御を行うためには、電磁波を供給する装置側で利用期間などの管理を行う方法、あるいは、電磁波を供給する装置側から併せて時間情報を通信データとして送信し、情報機器内で受信した時間情報を利用する方法など、何れも電磁波の供給側装置から時刻情報を与えるものであった。このような方法は、供給側装置に依存するものであり、供給側装置の簡単な改良により、情報機器を不正に利用される恐れがある。従って、供給側装置に依存することなく、情報機器単体で、正しい時刻情報を得て制御に利用できる、信頼性の高い半導体集積回路の登場が望まれていたが、実現されたものが無かった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、電力の供給の無い状態を有していても、時刻情報／時間を利用することが可能な半導体集積回路、半導体集積回路モジュール、および、情報機器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、外部からの電力供給により動作する半導体集積回路において、該電力供給を得ることなく経時変化する経時変化部を有し、該電力供給中に、所定の指示により、前記経時変化部の経時変化した量を示す信号を出力する測定回路と、該電力供給中に、所定の処理を行う処理手段と、前記測定回路から出力された信号に基づいて前記処理手段を実行するか否かを判定する判定手段とを備えた制御回路とを備えた。
【００１１】
また、本発明の半導体集積回路は、外部のアンテナからの電磁誘導による電流を得るために、該アンテナと接続するためのアンテナ接続手段と、前記アンテナ接続手段と接続され、該アンテナからの電流を得て、整流、平滑化し、電力供給を行う電源手段と、前記電源手段による電力供給中に、所定の処理を行う処理手段と、前記電源手段による電力供給を得ることなく、経時変化する経時変化手段と、前記電源手段による電力供給中に、所定の指示により前記経時変化部の経時変化した量を示す信号を得る測定手段と、前記電源手段による電力供給中に、前記測定手段で得られた信号に基づいて前記処理手段の実行可否を判定する判定手段とを備えた。
【００１２】
このようにしたことにより、電力供給の無い状態を有していても、単体で時間を測定し、この時間による処理の実行要否を制御可能な信頼性の高い半導体集積回路が提供できるようになった。
【００１３】
また、本発明は、外部からの電力供給により動作する半導体集積回路において、該電力供給を得ることなく経時変化する経時変化部を有し、該電力供給中に、所定の指示により、前記経時変化部の経時変化した量を示す信号を出力する測定回路と、該電力供給中に、前記測定回路から出力された信号に基づいて時刻を求めて、求めた時刻を利用した所定の処理を行う制御回路とを備えた。
【００１４】
また、本発明の半導体集積回路は、外部のアンテナからの電磁誘導による電流を得るために、該アンテナと接続するためのアンテナ接続手段と、前記アンテナ接続手段と接続され、該アンテナからの電流を得て、整流、平滑化し、電力供給を行う電源手段と、前記電源手段による電力供給を得ることなく、経時変化する経時変化手段と、前記電源手段による電力供給中に、所定の指示により前記経時変化部の経時変化した量を示す信号を得る測定手段と、前記電源手段による電力供給中に、前記測定手段から出力された信号に基づいて時刻を求めて、求めた時刻を利用した所定の処理を行う制御手段とを備えた。
【００１５】
このようにしたことにより、電力供給の無い状態を有していても、単体で時刻を測定し、この時刻を利用した処理が可能な、信頼性の高い半導体集積回路が提供できるようになった。
【００１６】
なお、アンテナと接続するためのアンテナ端子を露出した封止材に、上記の半導体集積回路を、封止した半導体集積回路モジュールとしても良い。
【００１７】
また、アンテナと、上記の半導体集積回路とを備えた情報機器としても良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態の情報機器が適用される全体システムを示したものである。なお、ここで言う情報機器は、より具体的には、無線タグまたは非接触ＩＣカードのことをさすが、以下の説明では、非接触ＩＣカードを例示して説明する。
【００２０】
図１のシステムは、図示しないサーバ・コンピュータと接続されるＩＣカードリーダ・ライタ１０と、非接触ＩＣカード２０とからなるものであり、非接触ＩＣカード２０は、ＩＣカードリーダ・ライタ１０の近傍に位置した時、ＩＣカードリーダ・ライタからの電磁波によって電磁誘導による電流が発生し、非接触ＩＣカード２０の内部に電池を持つことなく動作するものである。
【００２１】
図１において、ＩＣカードリーダ・ライタ１０は、電磁波へ重畳して送信するコマンドを変調する送信部１１と、送信部１１と接続され、外部へコマンドを重畳した電磁波を発射する送信ループアンテナ１２と、外部からの発射されたデータが重畳された電磁波を受信する受信ループアンテナ１３と、受信ループアンテナ１３で受信した電磁波から重畳されたデータを復調し、復調したデータをサーバへ転送する受信部１４とを備える。
【００２２】
一方、非接触ＩＣカード２０は、ＩＣカードリーダ・ライタ１０の送信ループアンテナ１２から送信される電磁波を受信するとともに、受信ループアンテナ１３へ電磁波を送信する送受信ループアンテナ２１と、この送受信ループアンテナ２１と接続されるＩＣチップ２２とを備える。ＩＣチップ２２の詳細については、後述する。
【００２３】
図２は、非接触ＩＣカード２０の一例を示したものであり、（ａ）は外観図、（ｂ）はその内部を示す図、（ｃ）はＩＣモジュールを横から示した図、および、（ｄ）はＩＣモジュールを裏面を示した図である。非接触ＩＣカード２０は、一般に図のような薄型のカード形状であるため、（送受信ループアンテナ２１との接続線を除き）外力からの保護、等のために封止材２３の中に、後記する回路ブロックを一つのチップ上に一体形成したＩＣチップ２２を封止したＩＣモジュールとして形成される。なお、送受信ループアンテナ２１と接続するための接続線は、ＩＣモジュールの外表面に露出する２つのコンタクト２４と接続される。
【００２４】
図３は、ＩＣチップ２２の内部の機能ブロックを示す図である。
【００２５】
整流回路３１は、電磁波を受信した送受信ループアンテナ２１で発生する電流を整流するものである。平滑回路３２は、整流された電流を平滑化し、ＩＣチップ２２内部の各部へ供給する。
【００２６】
復調回路３５は、電磁波を受信した送受信ループアンテナ２１で発生した電流を入力し、復調することによってＩＣカードリーダ・ライタ１０からのコマンドを得て、制御回路３４へ供給する。
【００２７】
変調回路３６は、制御回路３４から出力されるデータを、電磁波に重畳して外部へ発射するために変調し、送受信ループアンテナ２２へ電流を流すことによって、電磁波を送信する。
【００２８】
メモリ３３は、不揮発性半導体メモリであるＥＥＰＲＯＭで構成される。
【００２９】
タイマ３７は、所定時間経過したか否かを示すものであり、時間測定中においては、電力の供給を受けることなく経時変化するものである。つまり、非接触ＩＣカード２０とＩＣカードリーダ・ライタ１０とが十分離れて、非接触ＩＣカード２０内部に、起電流が生じない状態でも経時変化するものである。
【００３０】
ここで、タイマ３７についてより詳細に説明する。
【００３１】
図４は、タイマー３７の基本概念を示したものである。タイマー３７は、電池などの電力源無く経時変化する経時変化部４１と、この経時変化部４１へ入力信号を入力する入力部４２と、経時変化部４１の状態に基づいて、入力信号に対し変化した出力信号を出力する出力部４３とを備える。ここで、経時変化部４１は、時間とともに状態が変化するものであり、この変化された状態を時間の測定に利用するものである。入力部４２及び出力部４３は、経時変化部４１の状態を確認したいときに用いられる。
【００３２】
図５は、図４のタイマ３７の基本概念を実現する第一の具体例である。
【００３３】
この第一の具体例のタイマ３７−１は、ソース領域５１と、ドレイン領域５２と、ソース領域５１およびドレイン領域５２との間にチャネル領域５３とからなる第１層と、第１層の上部に積層されるトンネル絶縁膜５４からなる第２層と、第２層の上部に積層されるフローティングゲート５５からなる第３層と、第３層の上部に積層される絶縁膜５６で形成される第４層と、第４層の上部に積層される制御ゲート５７からなる第５層とを備えて形成される。また、ソース領域５１、及び、ドレイン領域５２には、それぞれソース電極５８とドレイン電極５９とが設けられている。
【００３４】
図６は、図５のタイマ３７−１が時間経過に伴った状態変化を示した図である。なお、図上、グレーの丸は電子を示しており、白の丸は正孔を示している
（ａ）は、初期状態を示す図である。タイマ３７−１は、前処理として、制御ゲート５７からチャネル領域５３の基板介面とフローティングゲート５５の間に高電界を印加し、ＦＮトンネリングによって電子をチャネルからフローティングゲート５５に注入しておく。このとき、チャネル領域５３の基板介面は、反転して正孔が集中し、ソース領域５１とドレイン領域５２との間のチャネル領域５３の基板界面にチャネルが開く。
【００３５】
この（ａ）の状態から、時間経過と共に、フローティングゲート５５の電子が基板界面に直接トンネルし、徐々にチャネル領域５３の基板界面の電界が減少する。（ｂ）は、（ａ）の状態からある時間だけ経過した後の時刻Ｔ1の状態を示しており、（ｃ）は、（ｂ）の状態から更にある時間だけ経過した後の時刻Ｔ2の状態を示しており、（ｄ）は、（ｃ）の状態から更にある時間だけ経過した後の時刻Ｔ3の状態を示している。なお、点線は、電子がその時刻までに直接トンネルにより移動したことを模式的に示している。時刻Ｔ3の（ｄ）の状態では、フローティングゲート５５に注入されていた電子がほとんど抜け、チャネル領域５３の基板界面にチャネルが形成されなくなり、その結果、出力信号が流れなくなる。
【００３６】
図７は、このようなタイマ３７−１の時間と出力信号との関係を示した図である。時刻Ｔa（＝０）からＴbの間に直接トンネリングが生じ、最後にはチャネルが消失してノイズレベルまで出力信号が低下する。タイマ３７−１は、時刻Ｔa（＝０）からＴb（＝ノイズレベル到達時間）の間の、この経時変化を利用し変化した出力信号を供給するから、この出力信号を受信する側は、例えば、所定期間経過したか否か判断したり、このタイマ３７−１の状態と出力信号の関係が逐時明確になっている場合には、初期状態からの相対的な時刻を知ることができる。なお、図７上のＴ1、Ｔ2、Ｔ3は、図６の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の状態を示している。
【００３７】
図８は、図４のタイマ３７の基本概念を実現する第二の具体例である。この第二の具体例のタイマ３７−２は、ソース領域６１と、ドレイン領域６２と、ソース領域６１およびドレイン領域６２との間にチャネル領域６３とからなる第１層と、第１層の上部に積層されるトンネル絶縁膜６４からなる第２層と、第２層の上部に積層されるゲート６５からなる第３層と、第３層の上部にリーク電流を制御するためのＰＮ接合６６とを備えて形成される。また、ソース領域６１、及び、ドレイン領域６２には、それぞれソース電極６８とドレイン電極６９とが設けられている。
【００３８】
タイマ３７−２の時間経過に伴った状態変化についての説明は、第一の具体例のタイマ３７−１の説明での直接トンネリングを、ＰＮ接合のリーク電流に置き換えれば第一の具体例と同様なので省略する。
【００３９】
図９は、図４のタイマ３７の基本概念を実現する第三の具体例である。この第三の具体例のタイマ３７−３は、ソース領域７１と、ドレイン領域７２と、ソース領域７１およびドレイン領域７２との間にチャネル領域７３とからなる第１層と、第１層の上部に積層されるトンネル絶縁膜７４からなる第２層と、第２層の上部に積層されるゲート７５からなる第３層と、第３層の上部にリーク電流を制御するためのショットキー接合７６とを備えて形成される。また、ソース領域７１、及び、ドレイン領域７２には、それぞれソース電極７８とドレイン電極７９とが設けられている。
【００４０】
タイマ３７−３の時間経過に伴った状態変化についての説明は、第一の具体例のタイマ３７−１の説明での直接トンネリングを、ＰＮ接合のリーク電流に置き換えれば第一の具体例と同様なので省略する。
【００４１】
以上説明したタイマ３７の測定開始は、チャネルを設けるための前処理が必要なことは上記で説明したが、この前処理は、誰でも行うことができるとセキュリティ上問題となる場合がある。そこで、例えば、通常のＩＣカードでよく行われている、ＩＣカードリーダ／ライタ１０が正当であるか否かを認証によって確認する処理を行って、正当と判断された時にのみ、前処理を行い測定開始するような仕組みを備えても良い。
【００４２】
以上説明したタイマ３７は、制御回路３４と接続される。ここで、タイマ３７と制御回路３４との接続例を、図１０に示し説明する。
【００４３】
図１０（ａ）は、タイマ３７の両端に、平滑回路３２から電源供給される時に電圧をかけることが可能なようになっており、電源端８１側には、スイッチ素子８３を介してタイマ３７のソース電極５８／６８／７８が接続され、ＧＮＤ端８２側とは電流計８４を介し、ドレイン電極５９／６９／７９が接続される。
【００４４】
スイッチ素子８３は、制御回路３４からのＯＮ／ＯＦＦ（イネーブル）信号線と接続され、ＯＮ信号時にスイッチがＯＮされ導通する。また、電流計８４は、制御回路３４へ電流値を出力するよう接続される。
【００４５】
そして、ＩＣチップ２２が動作中にタイマ３７の状態を確認する際には、制御回路３４がスイッチ素子８３をＯＮにすると、電源端８１−ＧＮＤ端８２間に所定電圧がかかり、タイマ３７を介して流れる電流を電流計８４で測定し、測定された電流値が制御回路３４へ出力されることによって、制御回路３４は、タイマ３７の状態が分かるようになる。
【００４６】
上記接続例では、一つのタイマ３７についての例を示したが、複数のタイマ３７を備えるようにしてもよい。複数のタイマ３７の各経時変化部４１の経時変化は、用途に応じて同じであっても、異なっていても良いが、ここでは同じ例を図１０（ｂ）に示し説明する。この例は、（ａ）のタイマ３７を複数並列化し、それぞれ出力される電流値を平均化回路８５へ入力し、平均化した電流値を制御回路３４へ出力するようにしたものである。なお、制御回路３４からのＯＮ／ＯＦＦ（イネーブル）信号線もそれぞれのスイッチ素子８３へ接続されて、共通に制御できる。この例では、経時変化部４１の経時変化に多少のばらつきがあっても、平均化することにより、安定したタイマを提供できる。また、特に図示しないが、複数の経時変化部４１の経時変化が異なったものとすると、いろいろな時刻情報が取得できるなどの利点がある。
【００４７】
次に、制御回路３４は、復調されたコマンドを入力するために復調回路３５と接続され、またコマンドに従った処理を行った結果を出力するために変調回路３６と接続される。また、制御回路３４は、上記した接続例のようにタイマ３７と接続される。なお、この制御回路３４へ供給されるコマンドは、例えば、認証のためのＩＣチップ２２（またはＩＣカード２０）に一意に識別可能な固有ＩＤの読み出しコマンドや、入札した駅名情報などの情報の書き込みコマンドなどが考えられるが、これに限るものではない。
【００４８】
制御回路３４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを備えており、ＣＰＵは、ＲＯＭに予め記憶されるプログラムによってワークメモリとしてＲＡＭを利用して動作する。この制御回路３４の動作の概略フローについて図１１を用いて説明する。
【００４９】
まず、制御回路３４は、復調回路３５からコマンドを受信する（S101）。次に、制御回路３４は、タイマ３７を参照する（S102）。タイマ３７の参照とは、ここでは上記で説明したように、タイマ３７に対し、ＯＮ信号を出力し、電流値を得ることを指す。制御回路３４は、この電流値の結果に基づき、コマンドの処理を行うか否かを判断する（S103）。このステップS103の判断は、例えば、電流値が図７で示したノイズレベル（以下）であるか否かを判断することによって行えば良い。なお、ノイズレベルである場合には、所定期間が経過したことを示しており、ノイズレベルでない場合には、未だ所定期間（図７では、Ｔb）内であることを示している。
【００５０】
コマンド処理を行うと判断した場合には、コマンドを処理する（S104）。制御回路３４は、その処理した処理結果を変調回路３６へ送信する（S105）。なお、ステップS103で、コマンド処理を行わないと判断した場合には、予め定めた他の処理（例：利用期間外処理）を行うかまたは何ら処理を行わない（例：動作不能）ようにすれば良い（S106）。このステップS106は、所望の処理を行わないことを意味する。
【００５１】
以上説明してきた制御回路３４の動作の概略フローは、一例であり、例えば、上記図７の説明時に説明したように、タイマ３７の状態と出力信号の関係が逐時明確になっている場合には、初期状態からの相対的な時刻を知ることができるので、時刻情報を利用するコマンド処理が可能である。この場合、例えば、図１２のような電流値（出力信号）の範囲と時刻情報とを対応付けた時刻テーブル９１を予め制御回路３４内のＲＯＭに記憶させておくことにより、電流値によって時刻情報を得て、得られた時刻情報をコマンド処理に利用するようにすればよい。このような場合の概略フローを、図１３を用いて説明する。
【００５２】
まず、制御回路３４は、復調回路３５からコマンドを受信する（S201）。次に、制御回路３４は、タイマ３７を参照し、電流値を得る（S202）。次に、制御回路３４は、得られた電流値に基づき、ＲＯＭ内の時間テーブル９１を参照し、時刻情報を得る（S203）。次に、制御回路３４は、ＲＯＭに記憶されるプログラムに従って、復調回路３５から受信したコマンドを処理する（S204）。ここで、このコマンドの処理は、得られた時刻情報を利用した処理を含むものとする。制御回路３４は、その処理した処理結果を変調回路３６へ送信する（S205）。
【００５３】
制御回路３４は、以上の概略フローのように動作するようにすれば、時刻情報を利用した制御回路３４を実現できる。なお、ここでは時刻情報を得るために時刻テーブル９１を利用したが、これに限るものではなく、例えば図７のグラフを近似した電流値ｃを変数とする関数ｆ(c)を登録しておき、関数ｆ(c)で演算することにより時刻情報を求めても良い。
【００５４】
また、ここでは、時刻情報を利用する点においてのみ着目した説明としたが、前者の概略フロー（図１１）と後者の概略フロー（図１３）を組み合わせて、期間による利用の有無を適用し、且つ、コマンドの処理時に時刻情報の利用を行うようなフローとすることもできる。
【００５５】
以上詳細に説明してきたように、本実施の形態のＩＣチップ３７は、常時電源供給を受けることのできない、例えば非接触ＩＣカードや無線タグなどに適用しても、電源供給時にコマンド処理動作しつつ、電源供給の無い状態でもタイマが所定時間までは経時変化しつづけるものであり、このタイマに基づき得られる所定期間経過を示す情報／時刻情報に基づいて、コマンド処理動作の可否制御や、データ処理に利用できるといった優れた利点を有する。より平易にいえば、常時電源供給を受けない状況下においても、時刻を測定しておき、電源供給を受けた時にその測定している時間／時刻を利用できる半導体により一体形成したＩＣチップが提供できるようになった。また、このＩＣチップは、タイマ機能を備えながら外部の電源と接続するための電源線／ＧＮＤ線が不要のため、従来の電池駆動不要の非接触ＩＣチップと同様、アンテナ接続するコンタクトのみを外部へ露出し、封止した形状のモジュールとして提供できる。
【００５６】
次に、本実施の形態のＩＣチップ２２の変形例について説明する。
【００５７】
図１４は、上記で説明した本実施の形態のＩＣチップ２２と比較し、変形例のＩＣチップ２２’は、タイマ３７の他に、別のタイマ９２を備えている点が異なっている。このタイマ９２は、タイマ３７と構成上は同じであるが、タイマ３７とは異なった経時変化を有している。異なった経時変化とは、例えば図５の第一の具体例においてトンネル絶縁膜５４でトンネルする度合いを異ならせるよう構成したり、初期状態にフローティングゲート５５に蓄える電子量を異ならせるようにしたりすることによって実現可能である。
【００５８】
また、制御回路９３は、制御回路３４と比較して、タイマ９２を参照するための接続部が新たに増え（例えば図１０が２組になる）、また、内部のＲＯＭに記憶されるプログラムが変更された点が異なった点である。
【００５９】
このプログラムの変更点は、異なった経時変化を持った２つのタイマ３７、９２を備えることにより、よりきめの細かい時間制御ができることによるものである。このように変更されたプログラムによる制御回路９３の動作の概略フローの一例を図１５に示し説明する。なお、以下の説明では、タイマ９２は、タイマ３７よりもかなり早い時間でノイズレベルに到達する経時変化の特性を有し、また、（時刻ではなく）期間を利用することを前提として説明する。
【００６０】
まず、制御回路９３は、復調回路３５からコマンドを受信する（S301）。次に、制御回路９３は、タイマ９２を参照する（S302）。制御回路９３は、この参照の結果、得られた電流値がノイズレベル（以下）であるか否かを判断する（S303）。もし、ノイズレベルであれば、次に制御回路９３は、タイマ３７を参照する（S304）。制御回路９３は、この参照の結果、得られた電流値がノイズレベル（以下）であるか否かを判断する（S305）。もし、ノイズレベルでなければ、制御回路９３は、コマンド処理を行う（S306）。そして、制御回路３４は、その処理した処理結果を変調回路３６へ送信する（S307）。
【００６１】
ステップS303の判断の結果、ノイズレベル（以下）でなければ、または、ステップS305の判断の結果、ノイズレベル（以下）であれば、コマンド処理可能期間外であると判断され、予め定めた他の処理（例：利用期間外処理）を行うかまたは何ら処理を行わない（例：動作不能）ようにする（S308）。
【００６２】
上記フローにおける時間管理について、各タイマ３７、９２の経時変化の特性を示すグラフの上で表すと、図１６のようになる。すなわち、タイマ９２が所定期間を示した時（Ｔs）、コマンド処理が実行可能な状態に遷移し、その後、タイマ３７が所定期間を示すまではコマンド処理が実行可能な状態が継続し、タイマ３７が所定期間を示した時（Ｔb）、コマンド処理が実行不可な状態に遷移する。
【００６３】
なお、この変形例においては、２つのタイマ３７，９２によって、ＩＣカードリーダ・ライタ１０から送られるコマンド処理可能か否かの制御を行うことについて説明したが、例えば、ＩＣカードリーダ・ライタ１０から送られる一コマンドに対して、２つの処理が異なるコマンド処理プログラムを制御回路９２のＲＯＭに用意しておき、コマンドを受け付けた時に属する期間に応じて、何れかのコマンド処理プログラムに従ったコマンド処理を行わせるようにしても良い。このようにすることにより、より様々な制御が行えるようになる。
【００６４】
以上のような本実施の形態の変形例のＩＣチップ２２’は、本実施の形態の効果に加え、所定期間を指定するにあたり、その所定期間の開始時間も設定可能にできるようになった。
【００６５】
なお、以上説明してきた実施の形態は、本発明を実現可能ないくつかの例を示したものであり、これら例に逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電力供給の無い状態を有していても、時刻／時間を利用することが可能な半導体集積回路を提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態の情報機器が適用される全体システムを示した図。
【図２】 非接触ＩＣカード２０の一例を示した図。
【図３】 本実施の形態のＩＣチップ２２の内部の機能ブロックを示す図。
【図４】 タイマー３７の基本概念を示した図。
【図５】 タイマ３７を実現する第一の具体例。
【図６】 タイマ３７−１が時間経過に伴った状態変化を示した図。
【図７】 タイマ３７−１の時間と出力信号との関係を示した図。
【図８】 タイマ３７の基本概念を実現する第二の具体例。
【図９】 タイマ３７の基本概念を実現する第三の具体例。
【図１０】 タイマ３７と制御回路３４との接続例。
【図１１】 制御回路３４の動作の概略フローを示した図。
【図１２】 時刻テーブル９１を示す図。
【図１３】 図１１とは異なる、制御回路３４の動作の概略フローを示した図。
【図１４】 本実施の形態のＩＣチップ２２の変形例のＩＣチップ２２’の内部の機能ブロックを示す図。
【図１５】 制御回路９３の動作の概略フローを示した図。
【図１６】 各タイマ３７、９２の経時変化の特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１０・・・ＩＣカードリーダ・ライタ
１１・・・送信部
１２・・・送信ループアンテナ
１３・・・受信部
１４・・・受信ループアンテナ
２０・・・非接触ＩＣカード
２１・・・送受信ループアンテナ
２２、２２’・・・ＩＣチップ
２３・・・封止材
２４・・・コンタクト
３１・・・整流回路
３２・・・平滑回路
３３・・・メモリ
３４、９３・・・制御回路
３５・・・復調回路
３６・・・変調回路
３７、９２・・・タイマ
４１・・・経時変化部
４２・・・入力部
４３・・・出力部
５１、６１、７１・・・ソース領域
５２、６２、７２・・・ドレイン領域
５３、６３、７３・・・チャネル領域
５４、６４、７４・・・トンネル絶縁膜
５５・・・フローティングゲート
５６・・・絶縁膜
５７・・・制御ゲート
５８、６８、７８・・・ソース電極
５９、６９、７９・・・ドレイン電極
６５、７５・・・ゲート
６６・・・ＰＮ接合
７６・・・ショットキー接合
８１・・・電源端
８２・・・ＧＮＤ端
８３・・・スイッチ素子
８４・・・電流計
８５・・・平均化回路
９１・・・時刻テーブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、時間／時刻に関する情報を利用する半導体集積回路、半導体集積回路モジュール、および、情報機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報機器に用いられる半導体集積回路は、電力によって動作する。ほとんどの情報機器は、ケーブルを介しＡＣ電源に接続するか、バッテリや電池等と接続することにより電力を得て、得られた電力を半導体集積回路へ供給することにより動作する。
【０００３】
これに対し、一部の情報機器は、電磁波による電磁誘導を利用して電力を得て、得られた電力を内部の各半導体回路へ供給することにより動作する。このような情報機器は、物理的あるいは利用形態上バッテリや電池などの搭載が困難な、無線タグや、非接触型ＩＣカード等のようなものに適している。
【０００４】
無線タグや非接触ＩＣカードは、ＩＣチップとアンテナとを備えている。バッテリーは内蔵せずに、フレミングの法則を利用した電磁誘導の起電力により動作する。非接触ＩＣカードは、通常の磁気タイプのキャッシュカードとほぼ同一形状であり、一方、無線タグは、自由な形状である。近接・近傍型と呼ばれる、非接触ＩＣカードや無線タグは、約1M程度の距離まで交信が可能である。非接触ＩＣカードは、ISO/IEC14443（近接型）とISO/IEC15693（近傍型）により標準化されており、無線タグもこれらの標準に準拠していることが多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような情報機器を用いた代表的なシステムとしては、例えば、店舗の出口に電磁波を出すゲートを設け、且つ、陳列商品に無線タグをつけておく万引き防止システムや、駅の改札口に電磁波を出す改札（自動改札機）を設け、且つ、非接触型ＩＣカードを定期券とした、自動改札システムなどがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１３５８８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記で説明した電磁波による電磁誘導を利用した情報機器は、常時電磁波を受けるものではなく、利用（必要）時にのみ電磁波を受けて動作することを想定している。つまり、情報機器の利用時以外は、電力の供給を受けることができない。
【０００８】
従って、このような利用時にのみ電力を得ることができる情報機器において、その情報機器の利用期間などの制御を行うためには、電磁波を供給する装置側で利用期間などの管理を行う方法、あるいは、電磁波を供給する装置側から併せて時間情報を通信データとして送信し、情報機器内で受信した時間情報を利用する方法など、何れも電磁波の供給側装置から時刻情報を与えるものであった。このような方法は、供給側装置に依存するものであり、供給側装置の簡単な改良により、情報機器を不正に利用される恐れがある。従って、供給側装置に依存することなく、情報機器単体で、正しい時刻情報を得て制御に利用できる、信頼性の高い半導体集積回路の登場が望まれていたが、実現されたものが無かった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、電力の供給の無い状態を有していても、時刻情報／時間を利用することが可能な半導体集積回路、半導体集積回路モジュール、および、情報機器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、外部からの電力供給により動作する半導体集積回路において、該電力供給を得ることなく経時変化する経時変化部を有し、該電力供給中に、所定の指示により、前記経時変化部の経時変化した量を示す信号を出力する測定回路と、該電力供給中に、所定の処理を行う処理手段と、前記測定回路から出力された信号に基づいて前記処理手段を実行するか否かを判定する判定手段とを備えた制御回路とを備えた。
【００１１】
また、本発明の半導体集積回路は、外部のアンテナからの電磁誘導による電流を得るために、該アンテナと接続するためのアンテナ接続手段と、前記アンテナ接続手段と接続され、該アンテナからの電流を得て、整流、平滑化し、電力供給を行う電源手段と、前記電源手段による電力供給中に、所定の処理を行う処理手段と、前記電源手段による電力供給を得ることなく、経時変化する経時変化手段と、前記電源手段による電力供給中に、所定の指示により前記経時変化部の経時変化した量を示す信号を得る測定手段と、前記電源手段による電力供給中に、前記測定手段で得られた信号に基づいて前記処理手段の実行可否を判定する判定手段とを備えた。
【００１２】
このようにしたことにより、電力供給の無い状態を有していても、単体で時間を測定し、この時間による処理の実行要否を制御可能な信頼性の高い半導体集積回路が提供できるようになった。
【００１３】
また、本発明は、外部からの電力供給により動作する半導体集積回路において、該電力供給を得ることなく経時変化する経時変化部を有し、該電力供給中に、所定の指示により、前記経時変化部の経時変化した量を示す信号を出力する測定回路と、該電力供給中に、前記測定回路から出力された信号に基づいて時刻を求めて、求めた時刻を利用した所定の処理を行う制御回路とを備えた。
【００１４】
また、本発明の半導体集積回路は、外部のアンテナからの電磁誘導による電流を得るために、該アンテナと接続するためのアンテナ接続手段と、前記アンテナ接続手段と接続され、該アンテナからの電流を得て、整流、平滑化し、電力供給を行う電源手段と、前記電源手段による電力供給を得ることなく、経時変化する経時変化手段と、前記電源手段による電力供給中に、所定の指示により前記経時変化部の経時変化した量を示す信号を得る測定手段と、前記電源手段による電力供給中に、前記測定手段から出力された信号に基づいて時刻を求めて、求めた時刻を利用した所定の処理を行う制御手段とを備えた。
【００１５】
このようにしたことにより、電力供給の無い状態を有していても、単体で時刻を測定し、この時刻を利用した処理が可能な、信頼性の高い半導体集積回路が提供できるようになった。
【００１６】
なお、アンテナと接続するためのアンテナ端子を露出した封止材に、上記の半導体集積回路を、封止した半導体集積回路モジュールとしても良い。
【００１７】
また、アンテナと、上記の半導体集積回路とを備えた情報機器としても良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態の情報機器が適用される全体システムを示したものである。なお、ここで言う情報機器は、より具体的には、無線タグまたは非接触ＩＣカードのことをさすが、以下の説明では、非接触ＩＣカードを例示して説明する。
【００２０】
図１のシステムは、図示しないサーバ・コンピュータと接続されるＩＣカードリーダ・ライタ１０と、非接触ＩＣカード２０とからなるものであり、非接触ＩＣカード２０は、ＩＣカードリーダ・ライタ１０の近傍に位置した時、ＩＣカードリーダ・ライタからの電磁波によって電磁誘導による電流が発生し、非接触ＩＣカード２０の内部に電池を持つことなく動作するものである。
【００２１】
図１において、ＩＣカードリーダ・ライタ１０は、電磁波へ重畳して送信するコマンドを変調する送信部１１と、送信部１１と接続され、外部へコマンドを重畳した電磁波を発射する送信ループアンテナ１２と、外部からの発射されたデータが重畳された電磁波を受信する受信ループアンテナ１３と、受信ループアンテナ１３で受信した電磁波から重畳されたデータを復調し、復調したデータをサーバへ転送する受信部１４とを備える。
【００２２】
一方、非接触ＩＣカード２０は、ＩＣカードリーダ・ライタ１０の送信ループアンテナ１２から送信される電磁波を受信するとともに、受信ループアンテナ１３へ電磁波を送信する送受信ループアンテナ２１と、この送受信ループアンテナ２１と接続されるＩＣチップ２２とを備える。ＩＣチップ２２の詳細については、後述する。
【００２３】
図２は、非接触ＩＣカード２０の一例を示したものであり、（ａ）は外観図、（ｂ）はその内部を示す図、（ｃ）はＩＣモジュールを横から示した図、および、（ｄ）はＩＣモジュールを裏面を示した図である。非接触ＩＣカード２０は、一般に図のような薄型のカード形状であるため、（送受信ループアンテナ２１との接続線を除き）外力からの保護、等のために封止材２３の中に、後記する回路ブロックを一つのチップ上に一体形成したＩＣチップ２２を封止したＩＣモジュールとして形成される。なお、送受信ループアンテナ２１と接続するための接続線は、ＩＣモジュールの外表面に露出する２つのコンタクト２４と接続される。
【００２４】
図３は、ＩＣチップ２２の内部の機能ブロックを示す図である。
【００２５】
整流回路３１は、電磁波を受信した送受信ループアンテナ２１で発生する電流を整流するものである。平滑回路３２は、整流された電流を平滑化し、ＩＣチップ２２内部の各部へ供給する。
【００２６】
復調回路３５は、電磁波を受信した送受信ループアンテナ２１で発生した電流を入力し、復調することによってＩＣカードリーダ・ライタ１０からのコマンドを得て、制御回路３４へ供給する。
【００２７】
変調回路３６は、制御回路３４から出力されるデータを、電磁波に重畳して外部へ発射するために変調し、送受信ループアンテナ２２へ電流を流すことによって、電磁波を送信する。
【００２８】
メモリ３３は、不揮発性半導体メモリであるＥＥＰＲＯＭで構成される。
【００２９】
タイマ３７は、所定時間経過したか否かを示すものであり、時間測定中においては、電力の供給を受けることなく経時変化するものである。つまり、非接触ＩＣカード２０とＩＣカードリーダ・ライタ１０とが十分離れて、非接触ＩＣカード２０内部に、起電流が生じない状態でも経時変化するものである。
【００３０】
ここで、タイマ３７についてより詳細に説明する。
【００３１】
図４は、タイマー３７の基本概念を示したものである。タイマー３７は、電池などの電力源無く経時変化する経時変化部４１と、この経時変化部４１へ入力信号を入力する入力部４２と、経時変化部４１の状態に基づいて、入力信号に対し変化した出力信号を出力する出力部４３とを備える。ここで、経時変化部４１は、時間とともに状態が変化するものであり、この変化された状態を時間の測定に利用するものである。入力部４２及び出力部４３は、経時変化部４１の状態を確認したいときに用いられる。
【００３２】
図５は、図４のタイマ３７の基本概念を実現する第一の具体例である。
【００３３】
この第一の具体例のタイマ３７−１は、ソース領域５１と、ドレイン領域５２と、ソース領域５１およびドレイン領域５２との間にチャネル領域５３とからなる第１層と、第１層の上部に積層されるトンネル絶縁膜５４からなる第２層と、第２層の上部に積層されるフローティングゲート５５からなる第３層と、第３層の上部に積層される絶縁膜５６で形成される第４層と、第４層の上部に積層される制御ゲート５７からなる第５層とを備えて形成される。また、ソース領域５１、及び、ドレイン領域５２には、それぞれソース電極５８とドレイン電極５９とが設けられている。
【００３４】
図６は、図５のタイマ３７−１が時間経過に伴った状態変化を示した図である。なお、図上、グレーの丸は電子を示しており、白の丸は正孔を示している
（ａ）は、初期状態を示す図である。タイマ３７−１は、前処理として、制御ゲート５７からチャネル領域５３の基板介面とフローティングゲート５５の間に高電界を印加し、ＦＮトンネリングによって電子をチャネルからフローティングゲート５５に注入しておく。このとき、チャネル領域５３の基板介面は、反転して正孔が集中し、ソース領域５１とドレイン領域５２との間のチャネル領域５３の基板界面にチャネルが開く。
【００３５】
この（ａ）の状態から、時間経過と共に、フローティングゲート５５の電子が基板界面に直接トンネルし、徐々にチャネル領域５３の基板界面の電界が減少する。（ｂ）は、（ａ）の状態からある時間だけ経過した後の時刻Ｔ1の状態を示しており、（ｃ）は、（ｂ）の状態から更にある時間だけ経過した後の時刻Ｔ2の状態を示しており、（ｄ）は、（ｃ）の状態から更にある時間だけ経過した後の時刻Ｔ3の状態を示している。なお、点線は、電子がその時刻までに直接トンネルにより移動したことを模式的に示している。時刻Ｔ3の（ｄ）の状態では、フローティングゲート５５に注入されていた電子がほとんど抜け、チャネル領域５３の基板界面にチャネルが形成されなくなり、その結果、出力信号が流れなくなる。
【００３６】
図７は、このようなタイマ３７−１の時間と出力信号との関係を示した図である。時刻Ｔa（＝０）からＴbの間に直接トンネリングが生じ、最後にはチャネルが消失してノイズレベルまで出力信号が低下する。タイマ３７−１は、時刻Ｔa（＝０）からＴb（＝ノイズレベル到達時間）の間の、この経時変化を利用し変化した出力信号を供給するから、この出力信号を受信する側は、例えば、所定期間経過したか否か判断したり、このタイマ３７−１の状態と出力信号の関係が逐時明確になっている場合には、初期状態からの相対的な時刻を知ることができる。なお、図７上のＴ1、Ｔ2、Ｔ3は、図６の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の状態を示している。
【００３７】
図８は、図４のタイマ３７の基本概念を実現する第二の具体例である。この第二の具体例のタイマ３７−２は、ソース領域６１と、ドレイン領域６２と、ソース領域６１およびドレイン領域６２との間にチャネル領域６３とからなる第１層と、第１層の上部に積層されるトンネル絶縁膜６４からなる第２層と、第２層の上部に積層されるゲート６５からなる第３層と、第３層の上部にリーク電流を制御するためのＰＮ接合６６とを備えて形成される。また、ソース領域６１、及び、ドレイン領域６２には、それぞれソース電極６８とドレイン電極６９とが設けられている。
【００３８】
タイマ３７−２の時間経過に伴った状態変化についての説明は、第一の具体例のタイマ３７−１の説明での直接トンネリングを、ＰＮ接合のリーク電流に置き換えれば第一の具体例と同様なので省略する。
【００３９】
図９は、図４のタイマ３７の基本概念を実現する第三の具体例である。この第三の具体例のタイマ３７−３は、ソース領域７１と、ドレイン領域７２と、ソース領域７１およびドレイン領域７２との間にチャネル領域７３とからなる第１層と、第１層の上部に積層されるトンネル絶縁膜７４からなる第２層と、第２層の上部に積層されるゲート７５からなる第３層と、第３層の上部にリーク電流を制御するためのショットキー接合７６とを備えて形成される。また、ソース領域７１、及び、ドレイン領域７２には、それぞれソース電極７８とドレイン電極７９とが設けられている。
【００４０】
タイマ３７−３の時間経過に伴った状態変化についての説明は、第一の具体例のタイマ３７−１の説明での直接トンネリングを、ＰＮ接合のリーク電流に置き換えれば第一の具体例と同様なので省略する。
【００４１】
以上説明したタイマ３７の測定開始は、チャネルを設けるための前処理が必要なことは上記で説明したが、この前処理は、誰でも行うことができるとセキュリティ上問題となる場合がある。そこで、例えば、通常のＩＣカードでよく行われている、ＩＣカードリーダ／ライタ１０が正当であるか否かを認証によって確認する処理を行って、正当と判断された時にのみ、前処理を行い測定開始するような仕組みを備えても良い。
【００４２】
以上説明したタイマ３７は、制御回路３４と接続される。ここで、タイマ３７と制御回路３４との接続例を、図１０に示し説明する。
【００４３】
図１０（ａ）は、タイマ３７の両端に、平滑回路３２から電源供給される時に電圧をかけることが可能なようになっており、電源端８１側には、スイッチ素子８３を介してタイマ３７のソース電極５８／６８／７８が接続され、ＧＮＤ端８２側とは電流計８４を介し、ドレイン電極５９／６９／７９が接続される。
【００４４】
スイッチ素子８３は、制御回路３４からのＯＮ／ＯＦＦ（イネーブル）信号線と接続され、ＯＮ信号時にスイッチがＯＮされ導通する。また、電流計８４は、制御回路３４へ電流値を出力するよう接続される。
【００４５】
そして、ＩＣチップ２２が動作中にタイマ３７の状態を確認する際には、制御回路３４がスイッチ素子８３をＯＮにすると、電源端８１−ＧＮＤ端８２間に所定電圧がかかり、タイマ３７を介して流れる電流を電流計８４で測定し、測定された電流値が制御回路３４へ出力されることによって、制御回路３４は、タイマ３７の状態が分かるようになる。
【００４６】
上記接続例では、一つのタイマ３７についての例を示したが、複数のタイマ３７を備えるようにしてもよい。複数のタイマ３７の各経時変化部４１の経時変化は、用途に応じて同じであっても、異なっていても良いが、ここでは同じ例を図１０（ｂ）に示し説明する。この例は、（ａ）のタイマ３７を複数並列化し、それぞれ出力される電流値を平均化回路８５へ入力し、平均化した電流値を制御回路３４へ出力するようにしたものである。なお、制御回路３４からのＯＮ／ＯＦＦ（イネーブル）信号線もそれぞれのスイッチ素子８３へ接続されて、共通に制御できる。この例では、経時変化部４１の経時変化に多少のばらつきがあっても、平均化することにより、安定したタイマを提供できる。また、特に図示しないが、複数の経時変化部４１の経時変化が異なったものとすると、いろいろな時刻情報が取得できるなどの利点がある。
【００４７】
次に、制御回路３４は、復調されたコマンドを入力するために復調回路３５と接続され、またコマンドに従った処理を行った結果を出力するために変調回路３６と接続される。また、制御回路３４は、上記した接続例のようにタイマ３７と接続される。なお、この制御回路３４へ供給されるコマンドは、例えば、認証のためのＩＣチップ２２（またはＩＣカード２０）に一意に識別可能な固有ＩＤの読み出しコマンドや、入札した駅名情報などの情報の書き込みコマンドなどが考えられるが、これに限るものではない。
【００４８】
制御回路３４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを備えており、ＣＰＵは、ＲＯＭに予め記憶されるプログラムによってワークメモリとしてＲＡＭを利用して動作する。この制御回路３４の動作の概略フローについて図１１を用いて説明する。
【００４９】
まず、制御回路３４は、復調回路３５からコマンドを受信する（S101）。次に、制御回路３４は、タイマ３７を参照する（S102）。タイマ３７の参照とは、ここでは上記で説明したように、タイマ３７に対し、ＯＮ信号を出力し、電流値を得ることを指す。制御回路３４は、この電流値の結果に基づき、コマンドの処理を行うか否かを判断する（S103）。このステップS103の判断は、例えば、電流値が図７で示したノイズレベル（以下）であるか否かを判断することによって行えば良い。なお、ノイズレベルである場合には、所定期間が経過したことを示しており、ノイズレベルでない場合には、未だ所定期間（図７では、Ｔb）内であることを示している。
【００５０】
コマンド処理を行うと判断した場合には、コマンドを処理する（S104）。制御回路３４は、その処理した処理結果を変調回路３６へ送信する（S105）。なお、ステップS103で、コマンド処理を行わないと判断した場合には、予め定めた他の処理（例：利用期間外処理）を行うかまたは何ら処理を行わない（例：動作不能）ようにすれば良い（S106）。このステップS106は、所望の処理を行わないことを意味する。
【００５１】
以上説明してきた制御回路３４の動作の概略フローは、一例であり、例えば、上記図７の説明時に説明したように、タイマ３７の状態と出力信号の関係が逐時明確になっている場合には、初期状態からの相対的な時刻を知ることができるので、時刻情報を利用するコマンド処理が可能である。この場合、例えば、図１２のような電流値（出力信号）の範囲と時刻情報とを対応付けた時刻テーブル９１を予め制御回路３４内のＲＯＭに記憶させておくことにより、電流値によって時刻情報を得て、得られた時刻情報をコマンド処理に利用するようにすればよい。このような場合の概略フローを、図１３を用いて説明する。
【００５２】
まず、制御回路３４は、復調回路３５からコマンドを受信する（S201）。次に、制御回路３４は、タイマ３７を参照し、電流値を得る（S202）。次に、制御回路３４は、得られた電流値に基づき、ＲＯＭ内の時間テーブル９１を参照し、時刻情報を得る（S203）。次に、制御回路３４は、ＲＯＭに記憶されるプログラムに従って、復調回路３５から受信したコマンドを処理する（S204）。ここで、このコマンドの処理は、得られた時刻情報を利用した処理を含むものとする。制御回路３４は、その処理した処理結果を変調回路３６へ送信する（S205）。
【００５３】
制御回路３４は、以上の概略フローのように動作するようにすれば、時刻情報を利用した制御回路３４を実現できる。なお、ここでは時刻情報を得るために時刻テーブル９１を利用したが、これに限るものではなく、例えば図７のグラフを近似した電流値ｃを変数とする関数ｆ(c)を登録しておき、関数ｆ(c)で演算することにより時刻情報を求めても良い。
【００５４】
また、ここでは、時刻情報を利用する点においてのみ着目した説明としたが、前者の概略フロー（図１１）と後者の概略フロー（図１３）を組み合わせて、期間による利用の有無を適用し、且つ、コマンドの処理時に時刻情報の利用を行うようなフローとすることもできる。
【００５５】
以上詳細に説明してきたように、本実施の形態のＩＣチップ３７は、常時電源供給を受けることのできない、例えば非接触ＩＣカードや無線タグなどに適用しても、電源供給時にコマンド処理動作しつつ、電源供給の無い状態でもタイマが所定時間までは経時変化しつづけるものであり、このタイマに基づき得られる所定期間経過を示す情報／時刻情報に基づいて、コマンド処理動作の可否制御や、データ処理に利用できるといった優れた利点を有する。より平易にいえば、常時電源供給を受けない状況下においても、時刻を測定しておき、電源供給を受けた時にその測定している時間／時刻を利用できる半導体により一体形成したＩＣチップが提供できるようになった。また、このＩＣチップは、タイマ機能を備えながら外部の電源と接続するための電源線／ＧＮＤ線が不要のため、従来の電池駆動不要の非接触ＩＣチップと同様、アンテナ接続するコンタクトのみを外部へ露出し、封止した形状のモジュールとして提供できる。
【００５６】
次に、本実施の形態のＩＣチップ２２の変形例について説明する。
【００５７】
図１４は、上記で説明した本実施の形態のＩＣチップ２２と比較し、変形例のＩＣチップ２２’は、タイマ３７の他に、別のタイマ９２を備えている点が異なっている。このタイマ９２は、タイマ３７と構成上は同じであるが、タイマ３７とは異なった経時変化を有している。異なった経時変化とは、例えば図５の第一の具体例においてトンネル絶縁膜５４でトンネルする度合いを異ならせるよう構成したり、初期状態にフローティングゲート５５に蓄える電子量を異ならせるようにしたりすることによって実現可能である。
【００５８】
また、制御回路９３は、制御回路３４と比較して、タイマ９２を参照するための接続部が新たに増え（例えば図１０が２組になる）、また、内部のＲＯＭに記憶されるプログラムが変更された点が異なった点である。
【００５９】
このプログラムの変更点は、異なった経時変化を持った２つのタイマ３７、９２を備えることにより、よりきめの細かい時間制御ができることによるものである。このように変更されたプログラムによる制御回路９３の動作の概略フローの一例を図１５に示し説明する。なお、以下の説明では、タイマ９２は、タイマ３７よりもかなり早い時間でノイズレベルに到達する経時変化の特性を有し、また、（時刻ではなく）期間を利用することを前提として説明する。
【００６０】
まず、制御回路９３は、復調回路３５からコマンドを受信する（S301）。次に、制御回路９３は、タイマ９２を参照する（S302）。制御回路９３は、この参照の結果、得られた電流値がノイズレベル（以下）であるか否かを判断する（S303）。もし、ノイズレベルであれば、次に制御回路９３は、タイマ３７を参照する（S304）。制御回路９３は、この参照の結果、得られた電流値がノイズレベル（以下）であるか否かを判断する（S305）。もし、ノイズレベルでなければ、制御回路９３は、コマンド処理を行う（S306）。そして、制御回路３４は、その処理した処理結果を変調回路３６へ送信する（S307）。
【００６１】
ステップS303の判断の結果、ノイズレベル（以下）でなければ、または、ステップS305の判断の結果、ノイズレベル（以下）であれば、コマンド処理可能期間外であると判断され、予め定めた他の処理（例：利用期間外処理）を行うかまたは何ら処理を行わない（例：動作不能）ようにする（S308）。
【００６２】
上記フローにおける時間管理について、各タイマ３７、９２の経時変化の特性を示すグラフの上で表すと、図１６のようになる。すなわち、タイマ９２が所定期間を示した時（Ｔs）、コマンド処理が実行可能な状態に遷移し、その後、タイマ３７が所定期間を示すまではコマンド処理が実行可能な状態が継続し、タイマ３７が所定期間を示した時（Ｔb）、コマンド処理が実行不可な状態に遷移する。
【００６３】
なお、この変形例においては、２つのタイマ３７，９２によって、ＩＣカードリーダ・ライタ１０から送られるコマンド処理可能か否かの制御を行うことについて説明したが、例えば、ＩＣカードリーダ・ライタ１０から送られる一コマンドに対して、２つの処理が異なるコマンド処理プログラムを制御回路９２のＲＯＭに用意しておき、コマンドを受け付けた時に属する期間に応じて、何れかのコマンド処理プログラムに従ったコマンド処理を行わせるようにしても良い。このようにすることにより、より様々な制御が行えるようになる。
【００６４】
以上のような本実施の形態の変形例のＩＣチップ２２’は、本実施の形態の効果に加え、所定期間を指定するにあたり、その所定期間の開始時間も設定可能にできるようになった。
【００６５】
なお、以上説明してきた実施の形態は、本発明を実現可能ないくつかの例を示したものであり、これら例に逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電力供給の無い状態を有していても、時刻／時間を利用することが可能な半導体集積回路を提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態の情報機器が適用される全体システムを示した図。
【図２】 非接触ＩＣカード２０の一例を示した図。
【図３】 本実施の形態のＩＣチップ２２の内部の機能ブロックを示す図。
【図４】 タイマー３７の基本概念を示した図。
【図５】 タイマ３７を実現する第一の具体例。
【図６】 タイマ３７−１が時間経過に伴った状態変化を示した図。
【図７】 タイマ３７−１の時間と出力信号との関係を示した図。
【図８】 タイマ３７の基本概念を実現する第二の具体例。
【図９】 タイマ３７の基本概念を実現する第三の具体例。
【図１０】 タイマ３７と制御回路３４との接続例。
【図１１】 制御回路３４の動作の概略フローを示した図。
【図１２】 時刻テーブル９１を示す図。
【図１３】 図１１とは異なる、制御回路３４の動作の概略フローを示した図。
【図１４】 本実施の形態のＩＣチップ２２の変形例のＩＣチップ２２’の内部の機能ブロックを示す図。
【図１５】 制御回路９３の動作の概略フローを示した図。
【図１６】 各タイマ３７、９２の経時変化の特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１０・・・ＩＣカードリーダ・ライタ
１１・・・送信部
１２・・・送信ループアンテナ
１３・・・受信部
１４・・・受信ループアンテナ
２０・・・非接触ＩＣカード
２１・・・送受信ループアンテナ
２２、２２’・・・ＩＣチップ
２３・・・封止材
２４・・・コンタクト
３１・・・整流回路
３２・・・平滑回路
３３・・・メモリ
３４、９３・・・制御回路
３５・・・復調回路
３６・・・変調回路
３７、９２・・・タイマ
４１・・・経時変化部
４２・・・入力部
４３・・・出力部
５１、６１、７１・・・ソース領域
５２、６２、７２・・・ドレイン領域
５３、６３、７３・・・チャネル領域
５４、６４、７４・・・トンネル絶縁膜
５５・・・フローティングゲート
５６・・・絶縁膜
５７・・・制御ゲート
５８、６８、７８・・・ソース電極
５９、６９、７９・・・ドレイン電極
６５、７５・・・ゲート
６６・・・ＰＮ接合
７６・・・ショットキー接合
８１・・・電源端
８２・・・ＧＮＤ端
８３・・・スイッチ素子
８４・・・電流計
８５・・・平均化回路
９１・・・時刻テーブル
Claims (17)
- 外部からの電力供給により動作する半導体集積回路において、
ソース領域とドレイン領域と該ソース領域および該ドレイン領域との間のチャネル領域とからなる第１層と、該第１層に積層されるトンネル絶縁膜からなる第２層と、該第２層に積層されるゲートからなる第３層とを有し、電力供給されると該チャネル領域の基板界面と該ゲートとの間に高電界を印加し該チャネル領域から該ゲートへ電子を注入し、その後電力供給を受けることなく時間とともに前記ゲートに注入した電子が減少することにより、利用時外のときに電力供給を受けずに経時変化する経時変化部を有し、該電力供給中に所定の指示により該経時変化部の電流値を測定し、その電流量を示す信号を出力する測定回路と、
該電力供給中に、所定の処理を行う処理手段と、前記測定回路から出力された信号に基づいて前記処理手段を実行するか否かを判定する判定手段とを備えた制御回路とを備えたことを特徴とする半導体集積回路。 - 外部からの電力供給により動作する半導体集積回路において、
ソース領域とドレイン領域と該ソース領域および該ドレイン領域との間のチャネル領域とからなる第１層と、該第１層に積層されるトンネル絶縁膜からなる第２層と、該第２層に積層されるゲートからなる第３層とを有し、電力供給されると該チャネル領域の基板界面と該ゲートとの間に高電界を印加し該チャネル領域から該ゲートへ電子を注入し、その後電力供給を受けることなく時間とともに前記ゲートに注入した電子が減少することにより、利用時外のときに電力供給を受けずに経時変化する経時変化部を有し、該電力供給中に所定の指示により該経時変化部の電流値を測定し、その電流量を示す信号を出力する測定回路と、
該電力供給中に、前記測定回路から出力された信号に基づいて時刻を求めて、求めた時刻を利用した所定の処理を行う制御回路とを備えたことを特徴とする半導体集積回路。 - 外部からの電力供給により動作する半導体集積回路において、
ソース領域とドレイン領域と該ソース領域および該ドレイン領域との間のチャネル領域とからなる第１層と、該第１層に積層されるトンネル絶縁膜からなる第２層と、該第２層に積層されるゲートからなる第３層とを有し、電力供給されると該チャネル領域の基板界面と該ゲートとの間に高電界を印加し該チャネル領域から該ゲートへ電子を注入し、その後電力供給を受けることなく時間とともに前記ゲートに注入した電子が減少することにより、利用時外のときに電力供給を受けずに経時変化する経時変化部を複数有し、該電力供給中に所定の指示により該経時変化部のそれぞれの電流値を測定し、平均化した電流量を示す信号を出力する測定回路と、
該電力供給中に、所定の処理を行う処理手段と、前記測定回路から出力された信号に基づいて前記処理回路を実行するか否かを判定する判定手段とを備えた制御回路とを備えたことを特徴とする半導体集積回路。 - 外部からの電力供給により動作する半導体集積回路において、
ソース領域とドレイン領域と該ソース領域および該ドレイン領域との間のチャネル領域とからなる第１層と、該第１層に積層されるトンネル絶縁膜からなる第２層と、該第２層に積層されるゲートからなる第３層とを有し、電力供給されると該チャネル領域の基板界面と該ゲートとの間に高電界を印加し該チャネル領域から該ゲートへ電子を注入し、その後電力供給を受けることなく時間とともに前記ゲートに注入した電子が減少することにより、利用時外のときに電力供給を受けずに経時変化する経時変化部を複数有し、該電力供給中に所定の指示により該経時変化部のそれぞれの電流値を測定し、平均化した電流量を示す信号を出力する測定回路と、
該電力供給中に、前記測定回路から出力された信号に基づいて時刻を求めて、
求めた時刻を利用した所定の処理を行う制御回路とを備えたことを特徴とする半導体集積回路。 - 前記測定回路を複数備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の半導体集積回路。
- 外部のアンテナからの電磁誘導による電流を得るために、該アンテナと接続するためのアンテナ接続手段と、
前記アンテナ接続手段と接続され、該アンテナからの電流を得て、整流、平滑化し、電力供給を行う電源手段と、
前記電源回路による電力供給中に、所定の処理を行う処理手段と、
ソース領域とドレイン領域と該ソース領域および該ドレイン領域との間のチャネル領域とからなる第１層と、該第１層に積層されるトンネル絶縁膜からなる第２層と、該第２層に積層されるゲートからなる第３層とを有し、電力供給されると該チャネル領域の基板界面と該ゲートとの間に高電界を印加し該チャネル領域から該ゲートへ電子を注入し、その後電力供給を受けることなく時間とともに前記ゲートに注入した電子が減少することにより、利用時外のときに電力供給を受けずに経時変化する経時変化部を有し、該電力供給中に所定の指示により該経時変化部の電流値を測定し、その電流量を示す信号を出力する測定手段と、
前記電源手段による電力供給中に、前記測定手段で得られた信号に基づいて前記処理手段の実行可否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする半導体集積回路。 - 外部のアンテナからの電磁誘導による電流を得るために、該アンテナと接続するためのアンテナ接続手段と、
前記アンテナ接続手段と接続され、該アンテナからの電流を得て、整流、平滑化し、電力供給を行う電源手段と、
ソース領域とドレイン領域と該ソース領域および該ドレイン領域との間のチャネル領域とからなる第１層と、該第１層に積層されるトンネル絶縁膜からなる第２層と、該第２層に積層されるゲートからなる第３層とを有し、電力供給されると該チャネル領域の基板界面と該ゲートとの間に高電界を印加し該チャネル領域から該ゲートへ電子を注入し、その後電力供給を受けることなく時間とともに前記ゲートに注入した電子が減少することにより、利用時外のときに電力供給を受けずに経時変化する経時変化部を有し、該電力供給中に所定の指示により該経時変化部の電流値を測定し、その電流量を示す信号を出力する測定手段と、
前記電源手段による電力供給中に、前記測定手段から出力された信号に基づいて時刻を求めて、求めた時刻を利用した所定の処理を行う制御手段とを備えたことを特徴とする半導体集積回路。 - 前記測定手段を複数備えたことを特徴とする請求項６または７に記載の半導体集積回路。
- 前記アンテナ接続手段と接続され、前記アンテナからの電流に重畳されるコマンドを復調し、前記制御手段へ送信する復調手段と、
前記処理手段によって処理された処理結果を変調し、該アンテナへ送信する変調手段とを更に備えたことを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の半導体集積回路。 - 外部のアンテナからの電流を得て、整流、平滑化し、電力供給を行う電源回路と、
ソース領域とドレイン領域と該ソース領域および該ドレイン領域との間のチャネル領域とからなる第１層と、該第１層に積層されるトンネル絶縁膜からなる第２層と、該第２層に積層されるゲートからなる第３層とを有し、電力供給されると該チャネル領域の基板界面と該ゲートとの間に高電界を印加し該チャネル領域から該ゲートへ電子を注入し、その後電力供給を受けることなく時間とともに前記ゲートに注入した電子が減少することにより、利用時外のときに電力供給を受けずに経時変化する経時変化部を有し、該電力供給中に所定の指示により該経時変化部の電流値を測定し、その電流量を示す信号を出力する測定回路と、電源回路による該電力供給中に、所定の処理を行う処理回路と、前記測定回路で得られた信号に基づいて前記処理回路を実行するか否かを判定する判定回路とを備えた制御回路とを備えた半導体集積回路と、
前記半導体集積回路を封止する封止材と、
前記半導体集積回路の電源回路と該アンテナとを接続するためのものであり、前記封止材の外部に露出し形成されるアンテナ端子とを備えたことを特徴とする半導体集積回路モジュール。 - 外部のアンテナからの電流を得て、整流、平滑化し、電力供給を行う電源回路と、
ソース領域とドレイン領域と該ソース領域および該ドレイン領域との間のチャネル領域とからなる第１層と、該第１層に積層されるトンネル絶縁膜からなる第２層と、該第２層に積層されるゲートからなる第３層とを有し、電力供給されると該チャネル領域の基板界面と該ゲートとの間に高電界を印加し該チャネル領域から該ゲートへ電子を注入し、その後電力供給を受けることなく時間とともに前記ゲートに注入した電子が減少することにより、利用時外のときに電力供給を受けずに経時変化する経時変化部を有し、該電力供給中に所定の指示により該経時変化部の電流値を測定し、その電流量を示す信号を出力する測定回路と、該電源回路による電力供給中に、前記測定回路から出力された信号に基づいて時刻を求めて、求めた時刻を利用した所定の処理を行う制御回路とを備えた半導体集積回路と、
前記半導体集積回路を封止する封止材と、
前記半導体集積回路の電源回路と該アンテナとを接続するためのものであり、前記封止材の外部に露出し形成されるアンテナ端子とを備えたことを特徴とする半導体集積回路モジュール。 - 前記測定回路を複数備えたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の半導体集積回路モジュール。
- 前記半導体集積回路は、前記アンテナ端子と接続され、該アンテナからの電流に重畳されるコマンドを復調し、前記制御回路へ送信する復調回路と、
前記処理回路によって処理された処理結果を変調し、該アンテナ端子へ送信する変調回路とを更に備えたことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の半導体集積回路モジュール。 - 電磁波による電磁誘導によって電流を得ることが可能なアンテナと、
前記アンテナと接続し、前記アンテナからの電流を得て、整流、平滑化し、電力供給を行う電源手段と、
前記電源手段による電力供給中に、所定の処理を行う処理手段と、
ソース領域とドレイン領域と該ソース領域および該ドレイン領域との間のチャネル領域とからなる第１層と、該第１層に積層されるトンネル絶縁膜からなる第２層と、該第２層に積層されるゲートからなる第３層とを有し、電力供給されると該チャネル領域の基板界面と該ゲートとの間に高電界を印加し該チャネル領域から該ゲートへ電子を注入し、その後電力供給を受けることなく時間とともに前記ゲートに注入した電子が減少することにより、利用時外のときに電力供給を受けずに経時変化する経時変化部を有し、該電力供給中に所定の指示により該経時変化部の電流値を測定し、その電流量を示す信号を出力する測定手段と、
前記測定手段で得られた信号に基づいて前記処理手段の実行可否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする情報機器。 - 電磁波による電磁誘導によって電流を得ることが可能なアンテナと、
前記アンテナと接続し、前記アンテナからの電流を得て、整流、平滑化し、電力供給を行う電源手段と、
ソース領域とドレイン領域と該ソース領域および該ドレイン領域との間のチャネル領域とからなる第１層と、該第１層に積層されるトンネル絶縁膜からなる第２層と、該第２層に積層されるゲートからなる第３層とを有し、電力供給されると該チャネル領域の基板界面と該ゲートとの間に高電界を印加し該チャネル領域から該ゲートへ電子を注入し、その後電力供給を受けることなく時間とともに前記ゲートに注入した電子が減少することにより、利用時外のときに電力供給を受けずに経時変化する経時変化部を有し、該電力供給中に所定の指示により該経時変化部の電流値を測定し、その電流量を示す信号を出力する測定手段と、
前記電源手段による電力供給中に、前記測定手段から出力された信号に基づいて時刻を求めて、求めた時刻を利用した所定の処理を行う制御手段とを備えたことを特徴とする情報機器。 - 前記測定手段を複数備えたことを特徴とする請求項１４または１５に記載の情報機器。
- 前記アンテナと接続され、前記アンテナからの電流に重畳されるコマンドを復調し、前記制御手段へ送信する復調手段と、
前記処理手段によって処理された処理結果を変調し、前記アンテナへ送信する変調手段とを更に備えたことを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれかに記載の情報機器。
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