基于面积与功耗优化的UHF RFID标签芯片基带设计与实现

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射频识别即RFID(Radio Frequency Identification)技术,是一种利用空间电磁耦合,通过射频信号传递信息从而识别物体的无线通信技术。随着物联网的发展,RFID技术被广泛应用于生产物流管理、图书文物管理、食品药品溯源、动物身份标识、门禁系统和道路自动收费等诸多领域。超高频段(860MHz~960MHz)RFID技术采用无源电子标签工作,工作距离可达10m,诸多优势和广大应用需求使其成为射频识别领域研究热点。但目前国内超高频段技术并不成熟,超高频无源电子标签性能稳定性不高,遭遇着芯片功耗和制造成本的两大瓶颈。本文基于ISO/IEC18000-6C协议,针对RFID数字基带的面积和功耗提出优化解决方案。在分析RFID电子标签的工作流程基础上,本文阐述了RFID电子标签数字基带基于功耗管理模块PMU的低功耗架构。讨论了CMOS数字电路功耗构成和对应的功耗优化方法,并分别从标签数字基带的逻辑设计和物理设计阶段,采用了包括算法优化,逻辑复用,门控时钟,行波计数器,低功耗时钟树综合等技术手段对旧版基带进行优化设计。设计基于Synopsys标准设计流程,并在SMIC0.18μm工艺完成物理设计并交付流片。最终数字基带设计面积优化率达到28.26%,功耗优化率达到25.49%。
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