專利名稱：用于識別的ic芯片、從其讀取數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)寫入其的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于識別的無線型IC芯片，用于識別各種類型的貨物或人等，并且涉及從其讀出數(shù)據(jù)的方法和向其寫入數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)行各種IC卡或IC標志以識別各種類型的貨物或人等是常規(guī)的做法。IC卡或IC標志可以是接觸型或非接觸型，但是其中包括無線型用于識別的IC芯片的非接觸型從方便使用的角度看更為優(yōu)越。應該認為，無線型IC芯片除了包含在IC卡和IC標志中之外，有時也直接包括在諸如鈔票等的各類產(chǎn)品中，以用來識別該產(chǎn)品。
為了操作其內(nèi)部電子線路，現(xiàn)有技術(shù)的無線型用于識別的IC芯片配有利用外部載波的電源(例如，參考專利文件日本專利特許公開出版物Heisei10-145443)。換句話說，當經(jīng)由芯片上的天線接收來自外部讀寫器的載波，同時整流該載波以從其產(chǎn)生內(nèi)部供電時，也讀入了疊加在載波上的數(shù)據(jù)，由此可以無線分派所需的數(shù)據(jù)。
根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)，由于除了用來產(chǎn)生IC芯片的內(nèi)部供電的外部載波，其還采用了其上疊加有數(shù)據(jù)的載波，因此為了精確地解調(diào)這樣疊加的數(shù)據(jù)，需要保持固定的載波頻率，并且由此引起了應用范圍變得相當受限的問題。換句話說，這是因為當載波的頻率固定時，由于提供在IC芯片上的芯片天線的特性受到貨物的本質(zhì)和特性影響，因此需要調(diào)節(jié)和設置芯片天線的特性以精確地對應于安裝有IC芯片的各類貨物。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的上述問題構(gòu)思本發(fā)明，并且其目的在于提供用于識別的IC芯片，以及由其讀出數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)的方法，其通過使用其上只疊加時鐘信號脈沖的載波可以消除載波的頻率上的任何本征限制，這樣其就可以應用得非常廣泛。
為了達到該目的，根據(jù)其基本特征，本發(fā)明的第一方面提供了一種用于識別的IC芯片，包括利用外部載波以產(chǎn)生內(nèi)部電流的供電部分；用于讀出的時鐘信號產(chǎn)生部分，其基于疊加在外部光信號上的時鐘信號脈沖產(chǎn)生用于讀出的內(nèi)部時鐘信號；存儲部分；和輸出部分，其根據(jù)用于讀出的所述內(nèi)部時鐘信號連續(xù)地讀出所述存儲部分中的數(shù)據(jù)，并且基于此負載調(diào)制所述載波。
應該理解可能提供一個寫入時鐘信號產(chǎn)生部分，其基于疊加在所述載波上的時鐘信號脈沖產(chǎn)生用于寫入的內(nèi)部時鐘信號，以及寫入部分，其根據(jù)所述用于寫入的內(nèi)部時鐘信號連續(xù)地讀入疊加在所述光信號上的數(shù)據(jù)，并且將它存儲在所述的存儲部分；并且也可能使寫入部分檢測所述數(shù)據(jù)的溢出并閉塞所述存儲部分以使向其的寫入變得不可能。
而且，寫入時鐘信號產(chǎn)生部分可以區(qū)別疊加在所述載波上的時鐘信號脈沖，并且其可以包括在連接到所述輸出部分的芯片天線上面的連接到外部天線的塊接觸。
而且，根據(jù)其基本特征，本發(fā)明的第二方面提供從用于識別的IC芯片中讀出數(shù)據(jù)的方法，其中基于疊加在外部光信號上的時鐘信號脈沖產(chǎn)生用于讀出的內(nèi)部時鐘信號；并且根據(jù)所述的用于讀出的內(nèi)部時鐘信號連續(xù)地讀出存儲在存儲部分中的數(shù)據(jù)，并且基于此負載調(diào)制所述外部載波。
進一步，根據(jù)其基本特征，本發(fā)明的第三方面提供向用于識別的IC芯片寫入數(shù)據(jù)的方法，其中基于疊加在外部載波上的時鐘信號脈沖產(chǎn)生用于寫入的內(nèi)部時鐘信號；疊加在外部光信號上的數(shù)據(jù)根據(jù)所述的用于寫入的內(nèi)部時鐘信號被連續(xù)地存儲；并且將已存儲的數(shù)據(jù)寫入存儲部分，并且閉塞所述存儲部分以使向其的寫入變得不可能。
根據(jù)上述本發(fā)明的第一方面的結(jié)構(gòu)，供電部分利用外部的載波產(chǎn)生內(nèi)部供電，并且用于讀出的時鐘信號產(chǎn)生部分基于疊加在外部光信號上的時鐘信號脈沖產(chǎn)生用于讀出的內(nèi)部時鐘信號。另一方面，輸出部分根據(jù)用于讀出的內(nèi)部時鐘信號連續(xù)地讀出存儲在存儲部分中的數(shù)據(jù)，并且負載調(diào)制該載波。因此，產(chǎn)生載波的外部讀寫器能夠經(jīng)由載波從存儲部分讀入數(shù)據(jù)，并且這時用于識別的IC芯片和讀寫器都不以任何形式依賴于載波的頻率。換句話說，該載波是其上疊加有時鐘信號脈沖的簡單載波，而且只是對內(nèi)部供電的電源供給，因此其頻率不是本征限定的。
通過寫入部分連續(xù)地讀入疊加在外部的光信號上的數(shù)據(jù)，并且將其存儲在存儲部分中，可能將預定的數(shù)據(jù)寫入存儲部分并且在其中保存它。應該理解這時的光信號中的數(shù)據(jù)假定為與疊加在載波上的時鐘信號脈沖同步。這是因為時鐘信號脈沖變?yōu)橛糜趯懭氲膬?nèi)部時鐘信號的基礎，并且當讀入光信號中的數(shù)據(jù)時確定標準定時。
寫入部分通過檢查疊加在光信號上的數(shù)據(jù)的溢出，以及通過閉塞存儲部分使得向其更多的寫入變得不可能，能夠阻止更多的額外的寫入并且防止存儲部分中數(shù)據(jù)的變更。應該理解，作為能阻止將更多的數(shù)據(jù)寫進存儲部分的裝置，向讀入光信號的移位寄存器提供預先的門電路，以通過關(guān)閉以硬件的方式將其閉塞掉；或者用作存儲部分的非易失性存儲器可以作為熔絲存儲器，并且可以閉塞該熔絲存儲器以至于在硬件基礎上使向其更多的寫入變得不可能；或者這兩種手段可以都采用。應該理解，由前一種方法，作為用在存儲部分中的非易失性存儲器，例如也可以采用能夠重寫的閃速存儲器。
通過區(qū)別加在載波上的時鐘信號脈沖，寫入時鐘信號產(chǎn)生部分能夠提高噪聲容限。應該理解，例如這種時鐘信號脈沖的區(qū)別可以使用只抽取相應于時鐘信號脈沖的頻率分量的窄帶帶通濾波器。
如果將塊接觸提供到芯片天線用于外部天線的連接，那么就可能容易地提高具有外部天線的芯片天線的特性，并且通過增加該用于識別的IC芯片的通信距離，就可能在更高的水平擴展應用的范圍。
并且根據(jù)上述本發(fā)明第二方面可能實現(xiàn)本發(fā)明第一方面的讀出時鐘信號產(chǎn)生部分、存儲部分和輸出部分的操作；而且，根據(jù)上述本發(fā)明第三方面可能實現(xiàn)本發(fā)明第一方面的寫入時鐘信號產(chǎn)生部分，存儲部分和寫入部分的操作。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的用于識別的IC芯片的實施例的整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)方框圖。
圖2是同一系統(tǒng)的更詳細的系統(tǒng)方框圖。
圖3A是表示用于識別的該IC芯片的整個物理結(jié)構(gòu)的示意性平面圖，而圖3B是該IC芯片沿圖3A中的箭頭X-X所表示的平面的所做的截面圖。
圖4是表示該IC芯片的操作的第一時序圖。
圖5是表示該IC芯片的操作的第二時序圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖詳細介紹本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
參考圖1，用于識別10的IC芯片是無線型的，并且包括供電部分11、用于寫入和讀出的時鐘信號產(chǎn)生部分12和16、寫入部分13、存儲部分14以及輸出部分15。
供電部分11，用于寫入的時鐘信號產(chǎn)生部分12的輸入側(cè)，以及輸出部分15的輸出側(cè)各個通常連接到芯片天線A。應該理解提供塊接觸B用來將外部天線A0連接到該芯片天線A。假設來自附圖中沒示出的讀寫器的載波SI到達芯片天線A和外部天線A0。
供電部分11的輸出作為內(nèi)部供電V加到IC芯片10的各個部分。
將寫入時鐘信號產(chǎn)生部分12的輸出作為用于寫入的內(nèi)部時鐘信號Sc1輸入到寫入部分13。寫入部分13的一個輸出作為用于讀出的內(nèi)部時鐘信號Sc2通過讀出時鐘信號產(chǎn)生部分16輸入到輸出部分15，并且它的其他輸出通過存儲部分14連接到輸出部分15。假設來自附圖中沒示出的外部讀寫器的光信號S2到達寫入部分13。
參考圖2，用于共振的電容器C與芯片天線A并聯(lián)連接，并且芯片天線一端接地。應該理解可以通過用來連接的塊接觸B，B將外部天線A0添加連接到芯片天線A，并且用來共振的電容器C0與外部天線A0并聯(lián)連接。然而芯片天線A和外部天線A0非接地側(cè)的一端分別引向供電部分11，引向?qū)懭霑r鐘信號產(chǎn)生部分12和輸出部分15。
芯片天線A和外部天線A0的非接地側(cè)的一端的每一個通常通過用來整流的二極管D1，D1連接到供電部分11。用于濾波的電容器C1連接到二極管D1，D1的輸出側(cè)，并且由此輸出內(nèi)部供電V。
芯片天線A和外部天線A0的非接地側(cè)的一端的每一個通常通過用來檢測的二極管D2，D2連接到寫入時鐘信號產(chǎn)生部分12，并且將它們引向時鐘信號產(chǎn)生電路12a。時鐘信號產(chǎn)生電路12a的輸入側(cè)由寄存器R2接地，并且時鐘信號產(chǎn)生電路12a的輸出作為寫入內(nèi)部時鐘信號Sc1被傳導到寫入部分13的移位寄存器13d并且傳導到溢出檢測電路13e。
寫入部分13包括放大器13b，門電路13c，移位寄存器13d以及溢出電路13e，這些元件依此順序連接到從外部讀寫器接收光信號S2的光接收元件13a。溢出檢測電路13e的輸出連接到門電路13c和存儲部分14的存儲器14a。應該理解光接受元件13a是例如光電二極管。
移位寄存器13d的另一個輸出連接到存儲部分14的存儲器14a，并且存儲器14a的輸出連接到輸出部分15的寄存器15a。寄存器15a的輸出連接到諸如FET的切換元件T的柵極，并且開關(guān)元件T的陰極側(cè)接地，而其陽極側(cè)通過各自的寄存器R5，R5連接到芯片天線A和外部天線A0的非接地側(cè)的一端。
寫入部分13的放大器13b的輸出被分支并且引向讀出時鐘信號產(chǎn)生部分16，并且通過用于檢測的二極管D6連接到時鐘信號產(chǎn)生電路16a。應該理解該時鐘信號產(chǎn)生電路16a的輸入側(cè)通過電阻R6接地，而其輸出側(cè)作為用于讀出的內(nèi)部時鐘信號Sc2輸入到寄存器16a中。
如圖3A的平面圖所示，該IC芯片10可以制成例如大約0.5mm2的硅芯片。而圖3B是該IC芯片10沿圖3A中的箭頭X-X所表示的平面所做的截面圖。
該芯片10通過以下步驟制作在硅基21上形成所需的集成電路22，在硅基21的上表面上方提供例如由聚酰亞胺制作的絕緣層23，并且然后在該絕緣層23上方形成芯片天線A和塊接觸B，B。這里，通過例子，該芯片天線A表示為三圈環(huán)行天線，其適合于載波S1的2.45GHz的特征頻帶，并且其作為金屬鍍覆層形成在絕緣層23上方。而且，形狀為凸鏡的光導部分24形成在絕緣層23的一部分中，以允許光信號S2高效地到達提供在集成電路22中的光接收元件13a。
該IC芯片的操作如下。
當沒有數(shù)據(jù)寫入到存儲部分14的存儲器14a中時，以及當其上疊加有時鐘信號脈沖的載波S1從外部讀寫器到達芯片天線A和外部天線A0的一個或兩個時(參見圖4)，則供電部分11能夠通過經(jīng)由二極管D1，D1整流該載波S1產(chǎn)生內(nèi)部供電V。應該理解該載波S1的頻率在大約10MHz-70GHz，并且通過100％ASK調(diào)制其上疊加有例如，時鐘信號頻率fc1＝1/Tc1＝100kHz的時鐘信號脈沖。這里，Tc1是該時鐘信號脈沖的周期；并且如果代替ASK調(diào)制，其由FSK調(diào)制，PSK調(diào)制等疊加到載波S1上，也是可以接受的。另一方面，寫入時鐘信號產(chǎn)生部分12的時鐘信號產(chǎn)生電路12a由二極管D2，D2檢測該載波S1，并且能夠基于上述疊加在載波S1上的時鐘信號脈沖產(chǎn)生用于寫入的內(nèi)部時鐘信號Sc1。
接著，其上疊加有數(shù)據(jù)D的光信號S2從外部讀寫器輸入到寫入部分13的光接收元件13a。這里，希望該光信號S2為500kHz或更高副載波頻率的紅外光束，并且假設疊加在光信號S2上的數(shù)據(jù)D與疊加在載波S1上的時鐘信號脈沖同步。通過寫入部分13的放大器13b和門電路13c根據(jù)用于寫入的內(nèi)部時鐘信號Sc1連續(xù)地將數(shù)據(jù)D讀入移位寄存器13d并存儲起來。這是因為移位寄存器13d是根據(jù)用于寫入的內(nèi)部時鐘信號Sc1操作的。
當移位寄存器存儲預定量的數(shù)據(jù)D時，它產(chǎn)生溢出信號Sf。當發(fā)生這種情況時，溢出檢測電路13e向存儲部分14的存儲器14a分派寫入信號Sw，并且隨同移位寄存器13d中的數(shù)據(jù)D被寫入存儲器14a并被存儲，將門信號Sg分派給門電路13c，并且門電路13c關(guān)閉，以使有可能阻止數(shù)據(jù)D的進一步通過。換句話說，通過門電路13c，存儲部分14的存儲器14a進行閉塞動作，以使更多的寫入變得不可能。應該理解存儲器14a是非易失型存儲器，因此即使外部載波S1丟失并且內(nèi)部供電V被切斷并丟失，也按其原樣保存和維持內(nèi)部數(shù)據(jù)D。
參考圖5，當外部載波S1達到芯片天線A和/或外部天線A0時，并且同時其上疊加有時鐘信號頻率fc2＝1/Tc2的時鐘信號脈沖的光信號S2達到寫入部分13的光接收元件13a，那么輸出部分15的寄存器15a就根據(jù)來自時鐘信號產(chǎn)生電路16a的讀出內(nèi)部時鐘信號Sc2連續(xù)地讀出存儲器14a中的數(shù)據(jù)D，并且根據(jù)該數(shù)據(jù)D打開和關(guān)閉開關(guān)元件T。這里，Tc2是該時鐘信號脈沖的周期，并且時鐘信號產(chǎn)生電路16a能夠基于疊加在光信號S2上的時鐘信號脈沖產(chǎn)生用于讀出的內(nèi)部時鐘信號Sc2。另一方面，開關(guān)元件T通過電阻R5，R5改變芯片天線A和外部天線A0的負載阻抗，并且根據(jù)數(shù)據(jù)D負載調(diào)制載波S1(參見圖5的最低一行)。這樣產(chǎn)生載波S1和光信號S2的讀寫器就能夠通過載波S1讀入存儲器14a中的數(shù)據(jù)D。
在上述說明中，根據(jù)需要，可以采用外部天線A0。在這種連接中，如果只采用了芯片天線A，載波S1的頻率就被限制在芯片天線A的共振頻率附近，但是這時讀寫器可以制作得能夠搜索載波S1的頻率，并且能夠在最合適的頻率實現(xiàn)數(shù)據(jù)D的寫入和讀出。
而且，可能賦予寫入時鐘信號產(chǎn)生部分12的時鐘信號產(chǎn)生電路12a以時鐘信號脈沖的區(qū)別功能。只對于疊加在載波S1上的具有特定時鐘信號頻率fc1的時鐘信號脈沖產(chǎn)生用于寫入的內(nèi)部時鐘信號Sc1，以使噪聲容限可能得到提高。通過以同樣的方式賦予讀出時鐘信號產(chǎn)生部分16的時鐘信號產(chǎn)生電路16a以時鐘信號脈沖的區(qū)別功能，可能只對于具有時鐘信號頻率fc2的時鐘信號脈沖產(chǎn)生用于讀出的內(nèi)部時鐘信號Sc2。應該理解，當通過ASK調(diào)制將時鐘信號脈沖疊加在載波S1上時，可能設置從10％到100％的任何所需范圍的載波S1的調(diào)制量；并且假設可能實現(xiàn)預定的噪聲容限特性，則需要將其設置為低調(diào)制量。這是因為它使供電部分11的用于濾波的電容器C1的容量變小。
例如，門電路13c可以提供由門信號Sg熔斷的熔絲(附圖中未示出)，以使通過由門信號Sg熔斷的熔絲以硬件方式關(guān)閉門電路13c；并且在這種情況下，該結(jié)構(gòu)將能使門電路13c不能再次打開。這時，由于存儲器14a被門電路13c安全地閉塞，所以它是本身可以被重寫的閃速存儲器是可接受的。然而，對于存儲器14a，需要采用不能被重寫的閃速存儲器或熔斷存儲器，以使不可以對存儲在其中的數(shù)據(jù)進行修改。盡管以上已經(jīng)描述和說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應該理解這些是本發(fā)明的示例性表述而不應認為是限制性的。另外，不離開本發(fā)明的實質(zhì)和范圍可以做增加、刪除、取代和其他修改。因此，本發(fā)明不由前面的說明書所限制，而只由所附權(quán)利要求的范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種用于識別的IC芯片，包括利用外部載波以產(chǎn)生內(nèi)部電流的供電部分；用于讀出的時鐘信號產(chǎn)生部分，其基于疊加在外部光信號上的時鐘信號脈沖產(chǎn)生用于讀出的內(nèi)部時鐘信號；存儲部分；以及輸出部分，其根據(jù)用于讀出的所述內(nèi)部時鐘信號連續(xù)地讀出所述存儲部分中的數(shù)據(jù)，并且基于此，負載調(diào)制所述外部載波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于識別的IC芯片，進一步包括用于寫入的時鐘信號的產(chǎn)生部分，其基于疊加在所述載波上的時鐘信號脈沖產(chǎn)生用于寫入的內(nèi)部時鐘信號，以及寫入部分，其根據(jù)所述用于寫入的內(nèi)部時鐘信號連續(xù)地讀入疊加在所述光信號上的數(shù)據(jù)，并且將其存儲在所述的存儲部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于識別的IC芯片，其中所述寫入部分檢測所述數(shù)據(jù)的溢出并閉塞所述存儲部分以使向其的寫入變?yōu)椴豢赡堋?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于識別的IC芯片，其中所述用于寫入的時鐘信號的產(chǎn)生部分區(qū)別疊加在所述載波上的時鐘信號脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一個所述的用于識別的IC芯片，進一步包括在連接到所述輸出部分的芯片天線上面的，連接到外部天線的塊接觸。
6.一種從用于識別的IC芯片中讀出數(shù)據(jù)的方法，其中基于疊加在外部光信號上的時鐘信號脈沖產(chǎn)生用于讀出的內(nèi)部時鐘信號；并且根據(jù)所述的用于讀出的內(nèi)部時鐘信號連續(xù)地讀出存儲在存儲部分中的數(shù)據(jù)，并且基于此，負載調(diào)制所述外部載波。
7.一種向用于識別的IC芯片寫入數(shù)據(jù)的方法，其中基于疊加在外部載波上的時鐘信號脈沖產(chǎn)生用于寫入的內(nèi)部時鐘信號；根據(jù)所述的用于寫入的內(nèi)部時鐘信號連續(xù)地存儲疊加在外部光信號上的數(shù)據(jù)；并且將已存儲的該數(shù)據(jù)寫入存儲部分，并且閉塞所述存儲器部分以使向其寫入變得不可能。
全文摘要
為了消除外部載波頻率上的限制，該用于識別的IC芯片包括接收外部載波并產(chǎn)生內(nèi)部供電的供電部分；用于讀出的時鐘信號產(chǎn)生部分，其基于疊加在外部光信號上的時鐘信號脈沖產(chǎn)生用于讀出的內(nèi)部時鐘信號；存儲部分；以及輸出部分，其根據(jù)用于讀出的內(nèi)部時鐘信號連續(xù)地讀出存儲部分中的數(shù)據(jù)，并且基于此負載調(diào)制外部載波。
文檔編號G06K7/00GK1873665SQ20051007332
公開日2006年12月6日 申請日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者杉村詩朗, 小林英樹, 谷口修平 申請人:Fec株式會社, 馬來西亞政府