[发明专利]半导体集成电路、包含半导体集成电路的卡及其操作方法

说明书

对相关申请的交叉引用

将2007年6月20日提交的申请号为2007-162213的日本专利申 请公开的内容，包括说明书、附图和摘要，通过对其的整体引用合并 于此。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路、包含该半导体集成电路的卡，以及 该半导体集成电路的操作方法。更特别地，本发明涉及一种即使在通 信距离长的时候也对使半导体集成电路可靠地操作有效的技术。

背景技术

在诸如自动检票系统(automatic ticket gate system)、电子货币 (electronic money)、物资流通管理(physical distribution management) 的多种领域中，正在普及和使用不具备电源的IC卡。通过借助于IC 卡的天线线圈从被称为读卡器/写卡器的读出器/写入器接收RF信号， 以及通过借助于整流电路整流该RF信号，来向该IC卡提供功率。将 该IC卡称为RFID卡，理由在于向该IC卡提供了RF信号并且将唯 一标识(ID)信息存储在内置的非易失性存储器中。

非专利文献1描述了贴在商品上的RFID CMOS标签IC。该标签 IC包括CMOS全波整流电路、带隙参考电压电路、升压电路、过流 保护电路、接收解调器、传送调制器、时钟生成电压控制振荡器、传 送/接收控制逻辑以及非易失性存储器。CMOS全波整流电路从由读 出器/写入器发出的UHF载波生成内部电源电压VDD，并且该升压电 路向作为非易失性存储器的铁电RAM提供操作电源电压。

非专利文献1

Hiroyuki Nakamoto等，“A Passive UHF RF Identification CMOS Tag IC Using Ferroelectric RAM in 0.35-μm Technology”，IEEE Journal of Solid-State Circuits，Vol.42，No.1，2007年1月，第101至109页。

发明内容

在本发明之前，本发明的发明人已经在从事对将安装在RFID卡 上的RF安全微控制器的开发。

图1是示出了一种RFID卡的图，在RFID上安装了由此处本申 请的发明人在本发明之前开发的RF安全微控制器的IC芯片。从读卡 器/写卡器向图1的RFID卡提供在ISM(工业-科学-医疗， Industry-Science-Medical)频带中的13.56MHz的RF信号。该RFID 卡具有用于接收13.56MHz的RF信号的天线线圈ANT。将天线线圈 ANT的一端LA以及另一端LB耦合到RF安全微控制器的IC芯片IC 中的全波整流电路的输入。

该IC芯片IC包括全波整流电路D1、D2、D3和D4，负载调制 器Ld_Mod、分路(shunt)调节器Sh_Reg、中央处理单元CPU以及 非易失性存储单元NVMU。该IC芯片IC也包括平滑电容器C1、过 电压保护二极管D7到D12，二极管D5和D6、ASK解调器ASK_Demod 以及时钟生成器Clk_Gen。

将天线线圈ANT的一端LA耦合到全波整流电路中的整流器件 D1的阳极以及整流器件D3的阴极。将该天线线圈ANT的另一端LB 耦合到全波整流电路中的整流器件D2的阳极以及整流器件D4的阴 极。将该全波整流电路中的整流器件D3和D4的阳极耦合到地电压。 将来自整流器件D1和D2的阴极的经整流的输出电压用作该IC芯片 IC中的内部电路的操作电源电压。为减少由读卡器/写卡器和RFID 卡之间距离的改变而引起的操作电源电压的波动，布置了分路调节器 Sh_Reg。该分路调节器Sh_Reg包括电阻器R1、R2和R3，误差放大 器EA，以及控制晶体管Qn1。将在被传递到分压电阻R2和R3的连 接节点的操作电源电压中的波动提供到误差放大器EA的非反向输入 端，并将参考电压Vref提供到误差放大器EA的反向输入端。将误差 放大器EA的输出电压提供到控制晶体管Qn1的控制栅极输入端。当 在分压电阻器R2和R3的连接节点的检测电压变为高于参考电压Vref 时，误差放大器EA的输出电压升高。由控制晶体管Qn1中的漏电流 引起的电阻器R1中的电压降增加，且在分压电阻器R2和R3的连接 节点的检测电压减少。通过负反馈控制，能够将分路调节器Sh_Reg 的输出电压维持在几乎稳定的电压。