KR100683575B1 - 식별을 위한 집적 회로 칩, 데이터 판독 방법 및 데이터기록 방법 - Google Patents

식별을 위한 집적 회로 칩, 데이터 판독 방법 및 데이터기록 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식별을 위한 IC칩과 상기 IC칩으로부터/으로 데이터를 판독하고 기록하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반송 신호를 수신하여 내부 전압을 발생하는 전원부와, 반송 신호에 의해 전송되는 클럭 펄스에 기초하여 내부 클럭을 발생하는 클럭 발생부와, 메모리부와, 상기 메모리부에 광신호로 전달되는 데이터를 저장하는 기록부와, 메모리에 데이터를 판독하고 반송 신호를 부하 변조하는 출력부로 구성된다.
본 발명에 의하면 반송 신호의 주파수를 제한하지 않아도 되는 이점이 있다.
IC칩, 클럭 펄스, 데이터 판독, 데이터 기록

Description

식별을 위한 집적 회로 칩, 데이터 판독 방법 및 데이터 기록 방법{INTEGRATED CIRCUIT CHIP FOR IDENTIFICATION, DATA-READING METHOD, AND DATA-WRITING METHOD}
도 1은 전반적인 구성을 도시한 블럭 다이어그램이다.
도 2는 상세화된 블럭 다이어그램이다.
도 3과 도 4는 전반적인 구성을 도시한 도식적인 다이어그램이다.
도 5는 동작 중인 다이어그램이다.
본 발명은 다양한 종류의 물체, 사람 등을 식별하기 위해 사용되는 무선 식별을 위한 IC칩과 상기 IC칩으로부터/으로 데이터를 판독하고 기록하는 방법에 관한 것이다.
본 출원은 일본 특허 출원 No.2003-319280에 기초한 것으로, 그 내용은 인용에 의해 여기에 합체시켰다.
많은 종류의 IC카드와 IC태그가 개발되어 왔고, 이들은 다양한 종류의 물건, 사람 등의 식별을 위해 광범위하게 사용되고 있다. IC카드와 IC태그는 접촉 또는 비접촉식일 수 있지만, 그 사용상 보다 편리하다는 이유로, 무선 식별을 하기 위해 IC칩을 내장하는 비접촉식이 더 우수하다. 또한 IC카드 또는 IC태그에 무선 IC칩을 추가하는 것 뿐만 아니라 지폐를 포함하는 다양한 종류의 물건 등에 직접 삽입되어 그것들을 식별하는데 사용될 수 있다.
종래의 식별을 위한 무선 IC칩은 외부로부터의 반송파를 사용하여 전기적 전원을 공급한다(심사청구되지 않은 일본 특허 공개 No.10-145443). 이는, 외부 판독기/기록기로부터의 반송파가 온칩 안테나를 거쳐 전달되는 때, 내부 전원 공급원을 발생시키게 되고, 이 때문에 반송파 상에 실린 데이터를 읽을 수 있고, 요구되는 데이터가 무선으로 전송될 수 있다.
이러한 종래의 기술에 의하면, 외부로부터의 반송파가 IC칩을 위한 내부 전원 공급원을 발생하는 데 뿐만 아니라 데이터 전송을 위한 반송파로서도 사용되기 때문에; 기록된 데이터를 정확히 복조하기 위해서는, 반송파의 주파수가 일정하게 유지되어야 하는데, 이것은 응용 범위를 제한할 수 있어 문제가 된다. 이는 IC칩에 설치된 온칩 안테나의 특성이 IC칩에 추가된 아이템의 속성에 의해 영향을 받기 때문에 반송파의 주파수를 고정함으로써 각각의 아이템에 온칩 안테나의 특성을 적합화시켜야 한다.
따라서, 본 발명은 단지 클럭 펄스를 전송하는 반송파를 이용함으로써 이러한 종래의 문제를 해결하고, 이에 의해 반송파의 주파수에 본질적으로 아무런 제한이 없으며, 매우 광범위하게 응용하고, IC칩으로부터/으로 데이터를 판독하고 기록 하는 방법이 가능한, 식별을 위한 IC칩을 제공하는데 그 목적이 있다.
이상의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 첫번째 양상은, 외부로부터의 반송파를 사용하여 내부 전압을 발생하는 전원부; 클럭 펄스에 기초하여 내부 클럭을 발생하며 상기 클럭 펄스는 반송파로 전송되는 클럭 발생부; 메모리부; 및 내부 클럭에 따라 메모리부에서 데이터를 직렬로 읽고, 반송파를 부하 변조하는 출력부;를 포함한다.
내부 클럭에 따라 외부로부터의 광신호에 의해 전송되는 데이터를 직렬로 읽고, 메모리부에 그것을 저장하는 기록부를 제공 가능하며, 상기 기록부는 데이터 오버플로우를 탐지하고, 순차적으로 메모리부에 기록을 블럭한다.
클럭 발생부는 반송파에 의해 전송되는 클럭 펄스를 분별하고, 외부 안테나를 연결하는 범프는 출력부와 연결된 온칩 안테나와 적합화될 수 있다.
본 발명의 두번째 양상은 외부로부터의 반송파로 전송되는 클럭 펄스에 기초한 내부 클럭을 발생하는 단계, 내부 클럭에 따라 메모리부에 저장된 데이터를 직렬로 판독하는 단계 및 반송파를 부하 변조하는 단계를 포함한다.
본 발명의 세번째 양상은 외부로부터의 반송파로 전송되는 클럭 펄스에 기초한 내부 클럭을 발생하는 단계, 외부로부터의 광신호로 전달되는 데이터를 직렬로 저장하는 단계, 메모리부에 저장된 데이터를 기록하는 단계 및 메모리부에 기록을 블록하는 단계를 포함한다.
상기 첫번째 양상의 구성에 따르면, 전원부는 외부로부터의 반송파를 사용하 여 내부 전압을 발생하고, 클럭 발생부는 반송파로 전송되는 클럭 펄스에 기초하여 내부 클럭을 발생한다. 상기 출력부는 클럭 발생부로부터의 내부 클럭에 따라 메모리부에 저장된 데이터를 직렬로 읽고, 반송파를 부하 변조한다. 따라서, 반송파를 전송하는 외부 판독기는 반송파를 통해 메모리부로부터의 데이터를 읽을 수 있고; 이때, 식별을 위한 IC칩과 상기 판독기는 반송파의 주파수에 모두 의존하지 않는다. 다시 말해, 반송파는 단순히 클럭 펄스를 전송하고, 내부 전압을 위한 전원을 공급하는 파이며, 상기 주파수에 본질적으로 제한이 없다.
기록부는 외부로부터의 광신호에서 데이터 반송파를 직렬로 읽고, 그것을 메모리부에 저장하며, 이에 의해 의도한 데이터를 메모리부에 기록하고 저장할 수 있게 된다. 이때, 광신호 데이터는 반송파에 의해 전송되는 클럭 펄스와 동기화 된다. 이것은 클럭 펄스가 내부 클럭에 기초하며, 광신호의 데이터를 읽을 때 인용 시간을 정의하기 때문이다.
기록부는 광신호 상으로 전송되는 데이터의 오버플로우를 탐지하고 그에 따라 메모리부에 기록을 블럭하고, 이에 의해 수반하는 추가적인 기록을 막아 메모리부의 데이터에 어떠한 변화를 방지한다. 메모리부는 게이트 회로를 차단하고 블럭하는 하드웨어를 사용함으로써 기록불가 상태가 될 수 있으며, 이 게이트 회로는 광신호로부터 데이터를 읽는 이동 레지스터 앞에 마련되고; 대안으로, 비휘발성 퓨즈 메모리가 메모리부에 사용될 수 있고, 상기 퓨즈 메모리는 상기 하드웨어를 사용함으로써 기록불가 상태가 되고 블럭화되며; 상기의 양자의 조합이 사용될 수 있다. 게이트 회로를 블럭하기 위해 하드웨어를 사용할 때는, 메모리부의 비휘발성 메모리로써 예를 들면 재기록 가능한 플래시 메모리를 사용하는 것이 가능하다.
클럭 발생부는 반송파로 전송되는 클럭 펄스를 분별함으로써 노이즈 허용범위를 증가시킬 수 있다. 이는 노이즈파가 실수로 반송파로 인식되지 않기 때문이다. 예를 들면, 클럭 펄스는 클럭 펄스 주파수 성분만을 선별한 좁은 대역을 갖는 대역통과필터를 사용함으로써 분별될 수 있다.
온칩 안테나는 외부 안테나를 연결하기 위한 범프와 적합화될 때, 온칩 안테나의 특성이 외부 안테나를 통해 쉽게 개선될 수 있고, 식별을 위한 IC칩의 정보 교환 거리를 증가시키고 이에 의해 그 응용범위가 크게 확대될 수 있다.
상기 두번째 양상은 첫번째 양상의 클럭 발생부와, 메모리부와, 출력부의 동작을 실현하고, 세번째 양상은 첫번째 양상의 클럭 발생부와, 메모리부와, 기록부의 동작을 실현한다.
본 발명의 상술한 구성을 다이어그램을 인용하여 설명할 수 있다.
식별을 위한 IC칩(10)은 무선 시스템을 사용하고, 전원부(11), 클럭 발생부(12), 기록부(13), 메모리부(14) 및 출력부(15)를 구비한다(도 1).
전원부(11)와 클럭 발생부(12)의 입력 측과 출력부(15)의 출력 측은 온칩 안테나(A)에 함께 연결된다. 온칩 안테나(A)는 외부 안테나(Ao)와 연결되기 위해 범프(B)에 적합화된다. 반송파(S1)는 미도시된 외부 판독기로부터 온칩 안테나(A)와 외부 안테나(Ao)에 도달한다.
전원부(11)의 출력은 IC칩(10)의 내부에 내부 전압(V)으로써 공급된다. 클럭 발생부(12)의 출력은 내부 클럭(Sc)로서 기록부(13)과 출력부(15)로 분리되고, 기 록부(13)의 출력은 메모리부(14)를 통해 출력부(15)로 전달된다. 광신호(S2)는 미도시된 외부 기록기로부터 기록부(13)에 도달한다.
공명 축전기(C)는 온칩 안테나(A)에 병렬로 연결되고(도 2), 온칩 안테나(A)의 한쪽 끝은 접지된다. 동시에, 외부 안테나(Ao)는 병렬로 연결된 공명 축전기(C)와 함께, 연결 범프(B)를 통해 온칩 안테나(A)에 연결될 수 있다. 그러나, 온칩 안테나(A)와 외부 안테나(Ao)의 비접지 측의 끝부분은 전원부(11), 클럭 발생부(12) 및 출력부(15)에 분리되어 이르게 된다.
전원부(11)에서, 온칩 안테나(A)와 외부 안테나(Ao)의 비접지 측의 끝부분은 정류 다이오드(D1)을 통해 함께 연결된다. 평활 축전기(C1)은 다이오드(D1과 D1)의 출력 측에 연결되고 내부 전압(V)을 출력한다.
클럭 발생부(12)에서, 온칩 안테나(A)와 외부 안테나(Ao)의 비접지 측의 끝부분은 검출 다이오드(D2와 D2)를 통해 함께 연결되고, 클럭 발생기(12a)에 이른다. 클럭 발생기(12a)의 입력 측은 저항(R2)를 통해 접지되고, 클럭 발생기(12a)의 출력은 내부 클럭(Sc)로서 기록부(13)의 이동 레지스터(13d), 오버플로우 검출기(13e), 출력부(15)의 레지스터(15a)에 이르게 된다.
기록부(13)는 외부 기록기로부터 광신호(S2)를 받은 광수신 소자(13a)에 차례로 증폭기(13b), 게이트 회로(13c), 이동 레지스터(13d), 오버플로우 검출기(13e)를 연결하여 구성된다. 오버플로우 검출기(13e)의 출력은 메모리부(14)의 메모리(14a)와 게이트 회로(13c)에 분리되어 연결된다. 광수신 소자(13a)는 광다이오드를 예로 들 수 있다.
이동 레지스터(13d)의 다른 출력은 메모리부(14)의 메모리(14a)와 연결되고, 메모리(14a)의 출력은 출력부(15)의 레지스터(15a)와 연결된다. 레지스터(15a)의 출력은 스위칭 소자(T), 예를 들면 FET(Field-Effect Transistor)의 게이트와 연결되고; 스위칭 소자(T)의 캐소드 측은 접지되며, 애노드 측은 분리된 저항(R5와 R5)을 통해 온칩 안테나(A)와 외부 안테나(Ao)의 끝부분에 연결된다.
IC칩(10)은, 0.5mm2 실리콘칩을 예로 들 수 있다(도 3). 도 4는 도 3의 화살표선 X-X를 따라 절단된 횡단면도이다.
IC칩(10)은 실리콘베이스(21) 상에 필요한 집적 회로(22)를 형성하고, 절연층(23), 예를 들면 폴리마이드(polymide)를 실리콘베이스(21)의 윗면에 마련하며, 이후 절연층(23) 상에 온칩 안테나(A)와 범프(B)를 형성하여 구성된다. 도시된 온칩 안테나(A)는 반송파(S1)의 대표 주파수인 2.45 GHz 에서 사용하기 적합한 3겹 폐회로 형태이고, 절연층(23) 상에 형성된 금속판층을 갖는다. 또한, 볼록렌즈형의 광수용부는 집적회로(22)의 광수신 소자(13a)에 효율적으로 광신호(S2)를 전달하기 위해서 절연층(23)의 일부로 마련된다.
IC칩(10)의 동작은 다음과 같다.
메모리부(14)의 메모리(14a)에 아무런 데이터도 기록되지 않을 때, 클럭 펄스를 전송하는 반송신호(S1)는 외부 판독기로부터 온칩 안테나(A) 및/또는 외부 안테나(Ao)에 전달되고(도 5의 최상위 단계) 전원부(11)가 다이오드(D1과 D1)를 사용하여 반송파(S1)를 정류할 수 있도록 하고, 내부 전압(V)을 발생시킨다(도 5). 반 송파(S1)는 거의 10MHz 에서 70GHz 의 주파수를 가지며, 예를 들면, 클럭 주파수 fc = 1/Tc = 100KHz (Tc는 클럭 펄스 주기)에서 클럭 펄스가 100% ASK(Amplitude Shift Keying) 변조방식에 의해 겹쳐진다. ASK 변조방식 대신, 클럭 펄스는 FSK 변조방식, PSK 변조방식 등에 의해 겹쳐지기도 한다. 클럭 발생부(12)의 클럭 발생기(12a)는 다이오드(D2와 D2)를 통해 반송 신호(S1)을 검출하고, 반송 신호(S1)에 의해 전송되는 클럭 펄스에 기초하여 내부 클럭(Sc)를 발생한다.
다음으로, 데이터(D)를 전송하는 광신호(S2)는 외부 기록기로부터 광수신 소자(13a)에 이르게 된다. 광신호(S2)는 바람직하게는 500KHz 또는 그 이상의 보조적인 전송 주파수의 적외선빔이어야 하고, 광신호(S2)에 겹쳐진 데이터(D)는 반송 신호(S1)에 의해 전송되는 클럭 펄스와 동기화된다. 데이터(D)는 내부 클럭(Sc)에 따라 게이트 회로(13c)를 통해 이동 레지스터(13d)에 직렬로 판독되어 저장된다. 이는 내부 클럭(Sc)에 따라 이동 레지스터(13d)가 동작하기 때문이다.
데이터(D)의 예정된 양이 저장되면, 이동 레지스터(13d)는 오버플로우 신호(Sf)를 발생한다. 이에 따라, 오버플로우 검출기(13e)는 기록 신호(Sw)를 메모리부(14)의 메모리(14a)에 전송하고, 이동 레지스터(13d)의 데이터(D)를 메모리(14a)에 기록, 저장하고, 또한, 게이트 회로(13c)에 게이트 신호(Sg)를 전송하고, 게이트 회로(13c)를 차단하여, 게이트 회로(13c) 차단 후 데이터(D)의 통과를 막을 수 있도록 한다. 이것은 메모리부(14)의 메모리(14a)를 블록하여 게이트 회로(13c)를 거쳐 메모리에 기록하는 것을 막는 것이다. 동시에, 외부로부터의 반송 신호(S1)가 사라지고, 내부 전압(V)이 손실되는 때에도, 메모리(14a)는 비휘발성 메모리로, 내 부 데이터(D)를 저장하고 대기한다.
외부로부터의 반송 신호(S1)가 온칩 안테나(A)와 외부 안테나(Ao)에 다시 한번 도달하는 때, 출력부(15)의 레지스터(15a)는 내부 클럭(Sc)에 따라 메모리(14a)에 데이터(D)를 직렬로 판독하고, 데이터(D)에 따라 스위칭 소자(T)를 열거나 닫는다. 스위칭 소자(T)는 저항(R5와 R5)을 통해 온칩 안테나(A)와 외부 안테나(Ao)의 부하 임피던스를 변동시키고, 데이터(D)에 따라 반송 신호(S1)을 부하 변조한다(도 5의 최하위 단계). 그러면 반송 신호(S1)를 전송하는 판독기는 메모리(14a)에 데이터(D)를 읽을 수 있다.
상술한 설명에서, 외부 안테나(Ao)는 필요 시에만 사용되야 한다. 온칩 안테나(A) 사용 시, 반송 신호(S1)의 주파수는 온칩 안테나(A)의 공명 주파수에 근접한 것으로 제한된다; 이때, 판독기는 반송 신호(S1)의 주파수를 버리고 최적 주파수에서 데이터(D)를 읽거나 쓰도록 형성된다.
역할을 구별하는 클럭 펄스가 클럭 발생부(12)의 클럭 발생기(12a)에 추가될 수 있다. 내부 클럭(Sc)은 특정 클럭 주파수(fc)에서 클럭 펄스를 위해서만 발생하고, 이는 반송파(S1)와 겹쳐지며, 이에 의해 노이즈 허용범위는 증가할 수 있다. ASK 변조방식에 의해 반송 신호(S1)에 클럭 펄스를 겹치게 할 때는, 반송파(S1)의 변조정도가 10%∼100% 의 범위 내에서 자유롭게 설정될 수 있지만, 바람직하게는 의도하는 노이즈 허용범위를 포함하는 최소의 변조범위를 설정해야 한다. 이는 전원부(11)의 평활 축전기(C1)의 용량을 줄이기 위한 것이다.
예를 들면 게이트 회로(13c)는 게이트 신호(Sg)에 의해 끊기는 퓨즈를 추가 하여, 게이트 회로(13c)가 다시 열리지 않도록 퓨즈가 끊긴 후 하드웨어에 의해 차단된다. 이때 메모리(14a)가 게이트 회로(13c)를 통해 안전하게 블럭되기 때문에, 재기록 가능한 플래시 메모리를 구성할 수도 있다. 그러나 바람직하게는 메모리(14a)는 저장된 데이터(D)가 바뀌지 않도록 재기록 불가의 플래시 메모리, 퓨즈 메모리 등과 같은 것이어야 한다.
이와 같이 본 발명의 식별을 위한 IC칩은 단지 클럭 펄스를 전송하는 반송파를 사용함으로써 반송파의 주파수에 본질적으로 아무런 제한이 없으며, 매우 광범위하게 응용 가능하고, IC칩으로부터/으로 데이터를 판독하고 기록하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims (9)

  1. 외부로부터의 반송파를 사용하여 내부 전압을 발생시키는 전원부;
    상기 반송파로 전송되는 클럭 펄스에 기초하는 내부 클럭을 발생시키는 클럭 발생부;
    메모리부;
    외부로부터 데이터를 전송하는 광신호를 수신하고, 내부 클럭에 따라 데이터를 직렬로 판독하고, 상기 메부리부에 데이터를 저장하는 기록부; 및
    상기 내부 클럭에 따라 상기 메모리부에서 데이터를 직렬로 판독하고, 반송파를 부하 변조하는 출력부;를 포함하는 식별을 위한 IC칩.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기록부는 데이터 오버플로우를 탐지하고 이에 따라 상기 메모리부에 기록을 블럭하는 식별을 위한 IC칩.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 클럭 발생부는 반송파에 의해 전송되는 클럭 펄스를 분별하는 식별을 위한 IC칩.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항의 어느 한 항에 있어서,
    외부 안테나를 연결하기 위한 범프를 더 포함하며, 상기 범프는 상기 출력부와 연결된 온칩 안테나에 적합한 식별을 위한 IC칩.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 외부으로부터의 반송파를 사용하여 내부 전압을 발생시키는 단계;
    상기 반송파로 전송되는 클럭 펄스에 기초하는 내부 클럭을 발생하는 단계;
    외부으로부터 데이터를 전송하는 광신호를 수신하고 내부 클럭에 따라 데이터를 직렬로 판독하고, 메모리부에 데이터를 저장하는 단계; 및
    상기 내부 클럭에 따라 상기 메모리부에서 데이터를 직렬로 판독하는 단계 및 반송파를 부하 변조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식별을 위한 IC 칩에서 데이터를 기록하고 판독하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    오버플로우를 탐지하는 단계 및 이에 따라 상기 메모리부의 메모리를 블럭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식별을 위한 IC 칩에서 데이터를 기록하고 판독하는 방법.
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