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基于0.18μm工艺的UHF RFID标签数字电路物理设计

作　者: 牛伟东
导　师: 张世林
学　校: 天津大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 射频识别标签后端设计时钟树综合验证
分类号: TN79
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

射频识别技术是一类使用无线电波、电磁感应或者微波进行非接触双向数据通信,达到识别和数据交互目的的信息识别技术。数十年间RFID技术得到了巨大发展,从最初的军事领域扩展到民用尤其是物流领域,大规模商业应用的到来使得RFID技术发展飞快,各大厂商的产品层出不穷。RFID标签本身具有很多突出的优势,随着集成电路设计水平的提高和生产工艺的进步,RFID标签的成本将不断降低,其应用也必将会越来越广泛。本文的主要内容是对基于SMIC 0.18μm工艺的射频识别标签数字电路部分进行了半定制的设计过程。首先简单介绍了RFID技术的一些基本概念和发展现状,并对通信协议进行了解读,根据协议确定了数字电路部分的基本框架和模块划分,介绍了全部电路结构的工作原理和过程,并根据无源标签的特点在实际电路的设计过程中着重运用了低功耗设计方法。全文重点阐述了射频识别标签数字电路的全部物理设计过程,主要包含:数据准备与载入、布图规划、电源规划、布局、时钟树综合、布线、各种优化策略以及验证(静态时序分析、物理版图验证)和后仿真等过程,使用的EDA工具为Synopsys公司的Astro(物理设计)、Star-RCXT(寄生参数提取)、Prime Time(静态时序分析)、VCS(后仿真)以及Mentor Graphic公司的Calibre(版图的DRC和LVS验证)。经过全部ASIC设计流程后,所有的时序或者版图违例均通过迭代设计被消除,向工艺厂商签订核实。提交版图数据后,SMIC提供了最终的流片后芯片,使用合适的阅读器和天线对该芯片进行测试,可以看到本次设计中的标签电路可以正常工作,能够被阅读器读取。说明本次对射频识别标签芯片的设计整体上是比较成功的,实现了预期对该电路性能的期望。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 射频识别技术简介  7-8
  1.2 RFID 技术的发展历史、特点与应用  8-11
  1.3 本文的结构安排  11-12
第二章符合ISO/IEC 18000-6 Type C标准的RFID标签数字电路  12-16
  2.1 ISO/IEC 18000-6 Type C 标准的协议解读与电路框架及设计  12-14
  2.2 低功耗设计方案  14-16
第三章 RFID标签的数字电路物理设计  16-56
  3.1 数据准备  16-21
  3.2 数据载入  21
  3.3 布图规划与布局  21-34
    3.3.1 布图规划  22-24
    3.3.2 电源规划  24-26
    3.3.3 加载时序约束  26-29
    3.3.4 布局  29-34
  3.4 时钟树综合（CTS）  34-44
  3.5 布线  44-49
    3.5.1 设置布线和优化选项  44-45
    3.5.2 布时钟线  45
    3.5.3 全局布线  45-46
    3.5.4 分配连线轨道  46-47
    3.5.5 详细布线  47-49
  3.6 可制造性预设计  49-53
    3.6.1 修正天线效应违例  49-51
    3.6.2 接触孔的优化  51
    3.6.3 金属分条或者开槽  51-52
    3.6.4 加载填充单元  52
    3.6.5 修正金属的Notch 和Gap  52
    3.6.6 互连线密度填充  52-53
  3.7 设计文件导出  53-56
第四章 RFID标签芯片的验证、仿真与测试  56-63
  4.1 时序检查与修正  56-58
  4.2 后仿真  58-59
  4.3 验证版图  59-60
  4.4 芯片的测试  60-63
第五章总结与展望  63-65
参考文献  65-66
发表论文和参加科研情况说明  66-67
致谢  67

基于0.18μm工艺的UHF RFID标签数字电路物理设计

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