非接觸式射頻感應(yīng)IC卡進(jìn)行讀卡的原理詳細(xì)介紹

　　射頻，通常指包括高頻、甚高頻和超高頻，其頻率在3 MHz-10 000 MHz ，是無線通信領(lǐng)域最為活躍的頻段。在最近十幾年里，無線通信技術(shù)得到了飛躍式的發(fā)展，射頻器件快速的代替了使用分立半導(dǎo)體器件的混合電路，這些技術(shù)都是對(duì)設(shè)計(jì)者的挑戰(zhàn)。 RFIC（射頻集成電路）是90年代中期以來隨著IC工藝改進(jìn)而出現(xiàn)的一種新型器件。RFIC的技術(shù)基礎(chǔ)主要包括：1）工作頻率更高、尺寸更小的新器件研究；2）專用高頻、高速電路設(shè)計(jì)技術(shù)；3）專用測試技術(shù)；4）高頻封裝技術(shù)。本文將從IC技術(shù)的角度對(duì)該領(lǐng)域近期出現(xiàn)的一些新動(dòng)向進(jìn)行簡要的綜述和分析。 CMOS出現(xiàn)之初速度較慢，RF電路多采用雙極型器件。然而隨著半導(dǎo)體工藝以摩爾定律飛速進(jìn)步，MOS管的溝道長度大大縮小，其工作速度大為提高，功耗也大大下降，成為RFIC的一種經(jīng)濟(jì)性很好的平臺(tái)。例如，Intel今年發(fā)布了CMOS Wi-Fi RFIC。 目前隨著各芯片制造跨入90nm時(shí)代，CMOS電路已經(jīng)可以工作在40GHz以上，甚至達(dá)到100GHz。這一進(jìn)步可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)率在100Mbit/s到1Gbit/s的無線通信芯片，服務(wù)于寬帶無線通信系統(tǒng)和高數(shù)據(jù)率交換裝置，如無線高速USB2.0接口。目前，Tiebout等人已報(bào)道了集成有LNA和混頻器、PLL的RFIC樣品，針對(duì)17.1GHz到17.3GHz的ISM頻段應(yīng)用；Tiebout還報(bào)道了注入閉鎖分頻器樣品，其工作頻率已經(jīng)高達(dá)40GHz。CMOS技術(shù)的進(jìn)步為低成本RFIC向高頻段發(fā)展提供了可能，可以大大降低微波波段的RF裝置的成本，因此該技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)上微波頻段占據(jù)統(tǒng)治地位的GaAs技術(shù)構(gòu)成了挑戰(zhàn)。化合物半導(dǎo)體方面，GaAs是目前的技術(shù)主流，但進(jìn)入21世紀(jì)以來，Ⅲ-Ⅴ族氮化物半導(dǎo)體，如GaN、AIN、InN等，受到了人們的關(guān)注。這些材料的電子飽和速度很高，工作頻率可以到亞毫米波和準(zhǔn)光波、光波頻段，可望用于需要大功率、高速、高溫工作的應(yīng)用。另外，SiC也是一種耐高溫和可承受大功率的半導(dǎo)體材料。目前，這些化會(huì)物半導(dǎo)體材料在單晶襯底制備、加工工藝等方面存在一定的困難，一般以單個(gè)器件為主，相應(yīng)的IC在成本上與硅基CMOS工藝相比沒有優(yōu)勢。預(yù)計(jì)在今年和明年初，相應(yīng)的加工技術(shù)將獲得大的突破，屆時(shí)將進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段。SiGe材料是近年來廣受重視的材料，它的出現(xiàn)使得人們可以將在化合物半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)器件中廣泛運(yùn)用的能帶工程理論運(yùn)用于硅基器件。在硅雙極晶體管和MOS工藝基礎(chǔ)上通過將常規(guī)Si基區(qū)用GeSi合金應(yīng)變層替代等辦法可以制成SiGe HBT（異質(zhì)結(jié)晶體管）和應(yīng)變溝道PMOSFET等，其工藝成本低，且與現(xiàn)有工藝兼容性好。SiGeHBT主要得益于SiGe/Si異質(zhì)結(jié)價(jià)帶邊的失配，器件的電流增益與SiGe/Si價(jià)帶邊差呈現(xiàn)指數(shù)關(guān)系，這樣基區(qū)可以有很高的摻雜濃度，器件的噪聲系數(shù)相應(yīng)得以降低。此外，也由于帶邊效應(yīng)，電流增益具有負(fù)溫度系數(shù)，對(duì)電流增益有自抑制作用，器件工作相對(duì)穩(wěn)定，具有優(yōu)良的熱性能和功率性能。目前，SiGe HBT的fT超過200GHz，2GHz下噪聲系數(shù)小于0.5dB，不但可用于移動(dòng)通信，并完全可滿足局域網(wǎng)和光纖通信的要求。SiGe技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了幾乎所有的無線通信單一功能電路，其最佳的應(yīng)用領(lǐng)域是無線通信手機(jī)（特別是3G手機(jī)）的射頻前端芯片及功率放大器模塊，其它應(yīng)用領(lǐng)域包括無線接入、衛(wèi)星通信、GPS定位導(dǎo)航、有線通信（千兆以太網(wǎng)、SONET/SDH等）、汽車?yán)走_(dá)、智能電子收費(fèi)系統(tǒng)乃至軍事通信。SiGe的崛起將大大改變傳統(tǒng)的Si、GaAs的市場分劃。預(yù)計(jì)2005年SiGe RFIC將達(dá)19億美元。另外，利用InP材料也可以制成HBT。IBM公司是SiGe技術(shù)的主要開拓者，它為Alcatel、Intersil、Nortel等許多公司提供SiGe芯片制造服務(wù)，還與 Siemens、RF MicroDevices等公司聯(lián)合開發(fā)SiGe芯片。其主流工藝技術(shù)是在8英寸晶圓片上工業(yè)化的SiGeBiCMOS 5HP工藝。其它擁有SiGe HBT技術(shù)的公司有Freescale、Maxim、Lucent、ST、Infineon、Philips等。