Low Power UHF Tag Chip Design

An RFID system comprises a reader and a tag, and this paper focuses on a tag design. A UHF tag is activated by energy supply using electromagnetic waves and energy reflection through impedance mismatching. The tag uses a $0.25{\mu}m$ CMOS process and comprises a digital part executing tag protocols, a 512-bit memory, and an analog part having a rectifier, a modulation/demodulation unit, a clock generator, etc. The total dimension of the tag, including a saw line, is $750{\mu}m*750{\mu}m$ and the power consumption of the tag consumption power is about $17.8{\mu}W$ at a supply voltage of 2V.

저 전력 UHF 태그 칩 설계

최근 대두되고 있는 유비쿼터스(ubiquitous) 환경과 같이 어느 곳, 어느 때, 누구든지 원하는 정보를 획득할 수 있는 무선 네트워킹의 구축을 위해서는 반드시 필요한 기술로 RFID 시스템은 기본적으로 정보를 저장하고 있는 태그(tag, transponder)를 아이템에 부착하고, 리더(reader)는 라디오(radio) 주파수를 이용하여 태그에 저장하고 있는 고유 번호 (identification number) 등의 정보를 읽어 낸다. 본 논문은 FeRAM을 내장한 EPCglobal UHF 태그 칩 설계에 관한 내용이다. 태그 칩의 구성은 메모리, 아날로그, 디지털 3부분으로 나눌 수 있는데 디지털 부분에서 전력 소모를 줄이는 방법으로 순차적인 데이터 처리 구조에 게이티드 클록(gated clock)을 사용하여 해당 모듈의 동작에 의한 동적 전력 소모량을 최대한 줄였다. 태그는 $0.25{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여, 잔류 분극 값이 $32{\mu}C/cm^2$, 3V 인가전압에서 $2.5{\times}10^{-6}A/cm^2$ 누설 전류를 가진 ferrocapacitance를 사용하고 있다. 태그의 면적은 절단선을 포함하여 $750{\mu}m{\times}750{\mu}m$이며, 태그 소모 전력은 인가전압 2V에서 약 $17.8{\mu}W$이다.