一种高灵敏度大容量射频标签芯片的版图结构及射频标签芯片的制作方法

本发明是关于芯片设计领域，特别是关于一种高灵敏度大容量射频标签芯片的版图结构及射频标签芯片。

背景技术：

射频识别技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。装有射频标签的计量设备与读写终端的作用距离在一定范围内相互感应，实现非接触自动识别。读写终端和数据交换与管理系统的交互则针对不同应用对射频标签内存储数据进行相应的处理。

射频标签芯片现已广泛应用于医院、军事、制造业、供应链管理等领域，通过管理区域位置阅读实时采集数据、监视固定资产移动、实现快速盘点，从而可以有效提高盘点的效率及准确性。目前国内外射频标签主流厂商，其产品往往面向通用的资产管理类型，功能比较单一，不能完全满足电力计量领域的需求。特别是随着日益复杂的资产管理和电力计量领域的需要，对芯片通信速度要求的不断提升，现有射频标签芯片暴露出了容量偏低，灵敏度不高，天线接收信号效果不好等问题。

因此，需要开发一种具有高灵敏度、大容量、高可靠性的射频标签芯片。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高灵敏度大容量射频标签芯片的版图结构及射频标签芯片，其能够提升射频标签芯片的存储容量、灵敏度和可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了一种高灵敏度大容量射频标签芯片的版图结构，该版图结构包括：第1版图区、第2版图区、第3版图区、第4版图区、第5版图区、第6版图区、第7版图区和第8版图区，其中，第1版图区分别与第2-8版图区电连接；第2版图区紧邻所述第1版图区一侧布置，且分别与第1和6版图区电连接；第3版图区紧邻所述第1版图区另一侧布置，且分别与第1和6版图区电连接；第4版图区紧邻所述第1版图区左侧布置，且分别与第1和6版图区电连接；第5版图区分别与第1和6版图区电连接，并且第5版图区的左侧和右侧各分布有一个引脚；第6版图区紧邻所述第1版图区右侧布置，且分别与第1-5版图区以及第7-8版图区电连接；第7版图区分别与第1和6版图区电连接；以及第8版图区分别与第1和6版图区电连接，并覆盖在第3和4版图区上。

在一优选的实施方式中，第1版图区为数字逻辑单元版图核心区，第1版图区位于射频标签芯片的最中间的位置。

在一优选的实施方式中，第2版图区为模拟版图核心区，模拟版图核心区包括差分整流器、限幅模块、稳压电路、解调模块、差分调制模块、振荡器模块、随机数模块、标志寄存器和基准模块。

在一优选的实施方式中，第3版图区为小容量数据存储模块版图区，其包括三个大小为1K的MTP，其中，第3版图区模块电源地线直接向下接入第1版图区的电源地线，并且第3版图区各信号线也向下接入第1版图区的数字部分。

在一优选的实施方式中，第4版图区为大容量数据存储模块版图区，其包括2个大小为4K的MTP，其中，第4版图区模块电源向下接入宽电源地线并与数字逻辑单元版图核心区主电源线相连接，所述第4版图区的信号线向下接到相应的驱动单元或者电平转换单元上。

在一优选的实施方式中，第5版图区为防物理探测模块版图区，其包括安全模块和两个引脚，如果防物理探测模块检测到标签被打开过，则向数字部分发送通知信号。

在一优选的实施方式中，第6版图区为输入输出引脚版图区，其包括用于输入输出的各种电源地线以及相关测试信号的引脚。

在一优选的实施方式中，第7版图区为模拟/数字与输入输出引脚交互版图区，其包括接口电路及电平转换电路以及一部分叠层使用的稳压电容。

在一优选的实施方式中，第8版图区为芯片防护屏蔽金属层版图区，其覆盖第3版图区的全部区域面积和第4版图区的90％区域面积，芯片防护屏蔽金属层版图区由金属层构成，以保护底层电路，并且金属层被接到地线上。

本发明还提供了一种射频标签芯片，该射频标签芯片是基于上述版图结构而制得的。

与现有技术相比，根据本发明的高灵敏度大容量射频标签芯片的版图结构具有如下优点：本发明的射频标签芯片的版图结构布置使得射频标签芯片具有高灵敏度、大容量、高可靠性等特点。从而解决了现有射频标签芯片存在的容量偏低，灵敏度不高，天线接收信号效果不好的问题。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的高灵敏度大容量射频标签芯片的版图结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，根据本发明优选实施方式的高灵敏度大容量射频标签芯片的版图结构，包括：第1版图区a、第2版图区b、第3版图区c、第4版图区d、第5版图区e、第6版图区f、第7版图区g和第8版图区h，其中，第1版图区a分别与第2-8版图区电连接；第2版图区b紧邻所述第1版图区一侧布置，且分别与第1和6版图区电连接；第3版图区c紧邻第1版图区a另一侧布置，并分别与第1和6版图区电连接；第4版图区d紧邻所述第1版图区a左侧布置，且分别与第1和6版图区电连接；第5版图区e分别与第1和6版图区电连接，并且第5版图区e的左侧和右侧各分布有一个引脚；第6版图区f紧邻所述第1版图区a右侧布置，且分别与第1-5版图区以及第7-8版图区电连接；第7版图区分别与第1和6版图区电连接；以及第8版图区分别与第1和6版图区电连接，并覆盖在第3和4版图区上。

上述方案中，第1版图区a为数字逻辑单元版图核心区，数字逻辑单元版图核心区与所有版图区都有较密切的联系，因此将第1版图区位于射频标签芯片的最中间的位置，从而有效减少了到各部分的连线长度，优化了时钟树结构，减少了时序问题。

第2版图区b为模拟版图核心区，模拟版图核心区包括差分整流器、限幅模块、稳压电路、解调模块、差分调制模块、振荡器模块、随机数模块、标志寄存器和基准模块。

第3版图区c为小容量数据存储模块版图区，其包括三个大小为1K的MTP，其中，第3版图区模块电源地线直接向下接入第1版图区的电源地线，满足了各模块供电充分的需求，并且第3版图区各信号线也向下接入第1版图区的数字部分，使走线较短，尽量少造成时序问题。

第4版图区d为大容量数据存储模块版图区，其包括2个大小为4K的MTP，其中，第4版图区模块电源向下接入宽电源地线并与数字逻辑单元版图核心区主电源线相连接，所述第4版图区的信号线向下接到相应的驱动单元或者电平转换单元上。

第5版图区e为防物理探测模块版图区，其包括安全模块和两个引脚，如果防物理探测模块检测到标签被打开过，则向数字部分发送通知信号来知晓此情况。

第6版图区f为输入输出引脚版图区，其包括用于输入输出的各种电源地线以及相关测试信号的引脚。

第7版图区g为模拟/数字与输入输出引脚交互版图区，其包括接口电路及电平转换电路以及一部分叠层使用的稳压电容。

第8版图区h为芯片防护屏蔽金属层版图区，其覆盖第3版图区的全部区域面积和第4版图区的90％区域面积。芯片防护屏蔽金属层版图区由金属层构成，金属层被接到地线上，不仅用金属保护了底层电路，并且解决了金属密度不够的问题。

本发明还提供了一种射频标签芯片，该射频标签芯片是基于上述版图结构而制得的，由于基于上述版图结构布置，使得本发明的射频标签芯片具有高灵敏度、大容量、高可靠性等特点。

具体地，本发明的射频标签芯片通过引入大容量的MTP，提升了芯片的存储容量，超高频电子标签芯片属无源工作模式，需要通过对称的天线从空间耦合能量，因此射频的阻抗匹配和输入差分信号的平衡性至关重要。如果两路输入信号在芯片内部产生了某种非平衡，也就是相位差偏离180°，这会大大影响整流电路的工作效率，进而降低芯片的整体灵敏度，通过严格对称的版图设计确保了整流电路从器件到寄生参数的严格匹配，最大限度的保证了芯片的射频性能。易撕除技术的原理是通过天线的封装短路两个信号PAD，确保芯片因此进入受保护工作状态，当芯片封装遭到拆解破坏，两个信号PAD开路，芯片上电过程中检测到开路后，芯片退出正常工作模式，不再响应敏感指令，确保芯片数据安全。本发明通过差分输入的方式，使芯片天线输入更加匹配，通过易撕除技术的方式，能够有效防止标签被私自打开而泄露核心技术，同时通过多种稳压电容叠加布局的方法有效减小了芯片面积。从而解决了现有射频标签芯片存在的容量偏低，灵敏度不高，天线接收信号效果不好的问题。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。