KR101037536B1 - RFID device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 RFID 장치에 관한 것으로서, RFID 태그 칩에서 비휘발성 메모리 영역과 롬(ROM) 영역을 동일한 셀 구조로 구현하여 메모리 효율성을 향상시킬 수 있도록 하는 기술을 개시한다. 이러한 본 발명은 안테나로부터 인가되는 무선 주파수 신호에 따라 데이터의 리드/라이트 동작이 수행되는 RFID 장치에 있어서, 데이터가 저장되는 메모리부는 데이터를 비휘발성으로 저장하는 비휘발성 메모리 영역과, 태그 정보를 저장하는 롬 영역을 모두 포함한다. The present invention relates to an RFID device, and discloses a technique for improving memory efficiency by implementing a nonvolatile memory region and a ROM region in an RFID tag chip in the same cell structure. The present invention relates to an RFID device in which a read / write operation of data is performed according to a radio frequency signal applied from an antenna, wherein a memory unit for storing data stores a nonvolatile memory area for storing data nonvolatilely and tag information. It includes all ROM regions.
Description
본 발명은 RFID 장치에 관한 것으로서, 비휘발성 메모리 셀을 포함하는 RFID 태그 칩에 관한 기술이다. BACKGROUND OF THE
RFID(Radio Frequency IDentification Tag Chip)란 무선 신호를 이용하여 사물을 자동으로 식별하기 위해 식별 대상이 되는 사물에는 RFID 태그를 부착하고 무선 신호를 이용한 송수신을 통해 RFID 리더와 통신을 수행하는 비접촉식 자동 식별 방식을 제공하는 기술이다. 이러한 RFID가 사용되면서 종래의 자동 식별 기술인 바코드 및 광학 문자 인식 기술의 단점을 보완할 수 있게 되었다. RFID (Radio Frequency IDentification Tag Chip) is a contactless automatic identification method that communicates with an RFID reader by attaching an RFID tag to an object to be identified and automatically transmitting and receiving it by using a wireless signal. To provide technology. As RFID is used, it is possible to compensate for the disadvantages of the conventional automatic identification technology, barcode and optical character recognition technology.
최근에 들어, RFID 태그는 물류 관리 시스템, 사용자 인증 시스템, 전자 화폐 시스템, 교통 시스템 등의 여러 가지 경우에 이용되고 있다.Recently, RFID tags have been used in various cases, such as logistics management systems, user authentication systems, electronic money systems, transportation systems.
예를 들어, 물류 관리 시스템에서는 배달 전표 또는 태그(Tag) 대신에 데이터가 기록된 IC(Integrated Circuit) 태그를 이용하여 화물의 분류 또는 재고 관리 등이 행해지고 있다. 또한, 사용자 인증 시스템에서는 개인 정보 등을 기록한 IC 카드를 이용하여 입실 관리 등을 행하고 있다.For example, in the logistics management system, cargo classification or inventory management is performed using an integrated circuit (IC) tag in which data is recorded instead of a delivery slip or a tag. In the user authentication system, admission management and the like are performed using an IC card that records personal information and the like.
한편, RFID 태그에 사용되는 메모리로 불휘발성 강유전체 메모리가 사용될 수 있다.Meanwhile, a nonvolatile ferroelectric memory may be used as a memory used for an RFID tag.
일반적으로 불휘발성 강유전체 메모리 즉, FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)은 디램(DRAM;Dynamic Random Access Memory) 정도의 데이터 처리 속도를 갖고, 전원의 오프시에도 데이터가 보존되는 특성 때문에 차세대 기억 소자로 주목받고 있다. In general, nonvolatile ferroelectric memory, or ferroelectric random access memory (FeRAM), has a data processing speed of about dynamic random access memory (DRAM) and is attracting attention as a next-generation memory device because of its characteristic that data is preserved even when the power is turned off. have.
이러한 FeRAM은 디램과 거의 유사한 구조를 갖는 소자로서, 기억 소자로 강유전체 커패시터를 사용한다. 강유전체는 높은 잔류 분극 특성을 가지는데, 그 결과 전계를 제거하더라도 데이터가 지워지지 않는다. The FeRAM is a device having a structure almost similar to that of a DRAM, and uses a ferroelectric capacitor as a memory device. Ferroelectrics have a high residual polarization characteristic, and as a result, the data is not erased even when the electric field is removed.
도 1은 일반적인 RFID 장치의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of a general RFID device.
종래 기술에 따른 RFID 장치는 크게 안테나부(1), 아날로그부(10), 디지털부(20) 및 메모리부(30)를 포함한다.The RFID device according to the related art includes an
여기서, 안테나부(1)는 외부의 RFID 리더로부터 송신된 무선 신호를 수신하는 역할을 한다. 안테나부(1)를 통해 수신된 무선 신호는 안테나 패드(11,12)를 통해 아날로그부(10)로 입력된다. Here, the
아날로그부(10)는 입력된 무선 신호를 증폭하여, RFID 태그의 구동전압인 전원전압 VDD을 생성한다. 그리고, 입력된 무선 신호에서 동작 명령 신호를 검출하여 명령 신호 CMD를 디지털부(20)에 출력한다. 그 외에, 아날로그부(10)는 출력 전압 VDD을 감지하여 리셋 동작을 제어하기 위한 파워 온 리셋신호 POR와 클록 CLK을 디지털부(20)로 출력한다.The
디지털부(20)는 아날로그부(10)로부터 전원전압 VDD, 파워 온 리셋신호 POR, 클록 CLK 및 명령 신호 CMD를 입력받아, 아날로그부(10)에 응답신호 RP를 출력한다. 또한, 디지털부(20)는 어드레스 ADD, 입/출력 데이터 I/O, 제어 신호 CTR 및 클록 CLK을 메모리부(30)에 출력한다.The
또한, 메모리부(30)는 메모리 소자를 이용하여 데이터를 리드/라이트하고, 데이터를 저장한다.In addition, the
여기서, RFID 장치는 여러 대역의 주파수를 사용하는데, 주파수 대역에 따라 그 특성이 달라진다. 일반적으로 RFID 장치는 주파수 대역이 낮을수록 인식 속도가 느리고 짧은 거리에서 동작하며, 환경의 영향을 적게 받는다. 반대로, 주파수 대역이 높을수록 인식 속도가 빠르고 긴 거리에서 동작하며, 환경의 영향을 많이 받는다.Here, the RFID device uses a frequency of several bands, the characteristics of which vary depending on the frequency band. In general, the lower the frequency band, the slower the recognition speed, the RFID device operates in a short distance, and is less affected by the environment. On the contrary, the higher the frequency band, the faster the recognition speed and the longer the distance is affected by the environment.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 다음과 같은 목적을 갖는다. The present invention has been made to solve the above problems, and has the following object.
첫째, RFID 태그 칩에서 비휘발성 메모리 영역과 롬(ROM) 영역을 혼합한 메모리 구조를 제공하는데 그 목적이 있다. First, an object of the present invention is to provide a memory structure in which a nonvolatile memory region and a ROM region are mixed in an RFID tag chip.
둘째, RFID 태그 칩에서 비휘발성 메모리 영역과 롬(ROM) 영역을 동일한 셀 구조로 구현하도록 하는데 그 목적이 있다. Second, the purpose of the non-volatile memory region and the ROM (ROM) region in the RFID tag chip to implement the same cell structure.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 RFID 장치는, 안테나로부터 인가되는 무선 주파수 신호에 따라 데이터의 리드/라이트 동작이 수행되는 RFID 장치에 있어서, 데이터가 저장되는 메모리부는 무선 주파수 신호에 대응하여 변경되는 데이터를 비휘발성으로 저장하는 비휘발성 메모리 영역과, 제조 단계에서 설정된 태그 정보를 저장하며 데이터의 변경이 이루어지지 않는 롬 영역을 모두 포함하며, 롬 영역의 셀 어레이는 비트라인 과의 연결이 물리적으로 차단되는 적어도 하나 이상의 단위 셀을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the RFID device of the present invention for achieving the above object, in the RFID device in which the data read / write operation is performed according to the radio frequency signal applied from the antenna, the memory unit in which the data is stored is changed corresponding to the radio frequency signal It includes both a non-volatile memory area for storing non-volatile data and a ROM area for storing tag information set at the manufacturing stage and for which data is not changed.The cell array of the ROM area has a physical connection with a bit line. It characterized in that it comprises at least one unit cell blocked.
본 발명은 RFID 태그 칩에서 비휘발성 메모리 영역과 롬(ROM) 영역을 동일한 셀 구조로 구현하여 RFID의 메모리 효율성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다. The present invention provides an effect of improving the memory efficiency of RFID by implementing a nonvolatile memory region and a ROM region in the same cell structure in an RFID tag chip.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 구성 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, the preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, replacements and additions through the spirit and scope of the appended claims, such configuration changes, etc. It should be seen as belonging to a range.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 RFID(Radio Frequency Identification) 장치의 전체 구성도이다.2 is an overall configuration diagram of a radio frequency identification (RFID) device according to the present invention.
본 발명의 RFID 장치는 크게 아날로그부(100)과, 디지털부(200) 및 메모리부(300)를 포함한다. The RFID device of the present invention largely includes an
여기서, 아날로그부(100)는 전압 증폭부(110)와, 변조부(Modulator;120)와, 복조부(Demodulator;130), 파워 온 리셋부(Power On Reset unit;140) 및 클록 발생부(150)를 포함한다. Here, the
그리고, 아날로그부(100)의 안테나 ANT는 외부의 리더기 또는 라이터기와 RFID 간에 데이터를 송수신하기 위한 구성이다. 안테나 ANT는 RFID 태그와 안테나 패드 PAD(+),PAD(-)를 통해 연결된다. And, the antenna ANT of the
전압 증폭부(110)는 안테나 ANT로부터 인가되는 무선 주파수 신호 RF에 의해 RFID의 구동전압인 전원전압 VDD을 생성한다. The
또한, 변조부(120)는 디지털부(200)로부터 인가되는 응답 신호 RP를 변조하여 안테나 ANT에 전송한다. 복조부(130)는 전압 증폭부(110)의 출력전압에 따라 안테나 ANT로부터 인가되는 무선 주파수 신호 RF에서 동작 명령 신호를 검출하여 명령신호 CMD를 디지털부(200)에 출력한다. In addition, the
그리고, 파워 온 리셋부(140)는 전압 증폭부(110)의 출력 전압 VDD을 감지하여 리셋 동작을 제어하기 위한 파워 온 리셋신호 POR를 디지털부(200)에 출력한다. 클록 발생부(150)는 전압 증폭부(110)의 출력 전압 VDD에 따라 디지털부(200)의 동작을 제어하기 위한 클록 CLK를 디지털부(200)에 공급한다. The power on
또한, 상술된 디지털부(200)는 아날로그부(100)로부터 전원전압 VDD, 파워 온 리셋신호 POR, 클록 CLK 및 명령신호 CMD를 인가받아 명령신호 CMD를 해석하고 제어신호 및 처리 신호들을 생성하여 아날로그부(200)에 해당하는 응답신호 RP를 출력한다. 그리고, 디지털부(200)는 어드레스 ADD, 입/출력 데이터 I/O, 제어신호 CTR 및 클록 CLK을 메모리부(300)에 출력한다. In addition, the above-described
또한, 메모리부(300)는 복수 개의 메모리 셀을 포함하고, 각각의 메모리 셀은 데이터를 저장 소자에 라이트하고, 저장 소자에 저장된 데이터를 리드하는 역할을 한다.In addition, the
여기서, 메모리부(300)는 비휘발성 메모리 영역과 롬(ROM) 영역을 모두 포함한다. 비휘발성 메모리 영역으로는 비휘발성 강유전체 메모리(FeRAM)가 사용될 수 있다. FeRAM은 디램 정도의 데이터 처리 속도를 갖는다. 또한, FeRAM은 디램과 거의 유사한 구조를 가지고, 커패시터의 재료로 강유전체를 사용하여 강유전체의 특성인 높은 잔류 분극을 가진다. 이와 같은 잔류 분극 특성으로 인하여 전계를 제거하더라도 데이터가 지워지지 않는다.The
도 3은 도 2의 메모리부(300)에 관한 상세 구성도이다. 3 is a detailed block diagram illustrating the
메모리부(300)는 워드라인 디코더(310)와, 신호 제어부(320)와, 셀 어레이(330) 및 센스앰프 및 입출력 버퍼(340)를 포함한다. The
여기서, 워드라인 디코더(310)는 디지털부(200)로부터 인가되는 어드레스 ADD에 따라 워드라인(WL)을 디코딩하여 셀 어레이(330)에 출력한다. 신호 제어부(320)는 디지털부(200)로부터 인가되는 칩 인에이블 신호 CE와, 출력 인에이블 신호 OE 및 라이트 인에이블 신호 WE 등의 제어신호 CTR에 따라 셀 어레이(330)를 구동하기 위한 워드라인(WL) 및 플레이트 라인(PL)을 제어한다.Here, the
그리고, 신호 제어부(320)는 디지털부(200)로부터 인가되는 칩 인에이블 신호 CE와, 출력 인에이블 신호 OE 및 라이트 인에이블 신호 WE 등의 제어신호 CTR에 따라 센스앰프(340)의 동작을 제어한다. The
즉, 신호 제어부(320)는 센스앰프(340)의 활성화 여부를 제어하기 위한 센스앰프 인에이블 신호와, 센스앰프(340)에서 센싱된 데이터를 데이터 버스 M_DATA에 출력하기 위한 출력 인에이블 신호 및 데이터 버스 M_DATA로부터 인가되는 데이터를 셀 어레이(330)에 라이트 하기 위한 라이트 인에이블 신호를 출력한다.That is, the
셀 어레이(330)는 비휘발성 메모리 셀 영역과, 롬(ROM) 셀 영역을 모두 포함한다. 여기서, 비휘발성 메모리 셀 영역은 비휘발성 강유전체 커패시터 소자와 스위칭 소자를 포함하는 단위 셀을 복수개 구비하여 비휘발성 강유전체 커패시터 소자에 데이터를 저장하고 저장된 데이터를 리드한다.The
또한, 센스앰프 및 입출력 버퍼(340)는 기준 전압을 기준으로 하여 신호 제어부(320)로부터 인가되는 센스앰프 인에이블 신호, 출력 인에이블 신호 OE 및 라 이트 인에이블 신호 WE에 따라 그 동작이 제어된다. In addition, the operation of the sense amplifier and the input /
그리고, 센스앰프 및 입출력 버퍼(340)는 셀 어레이(330)로부터 인가되는 데이터를 센싱 증폭하여 데이터 버스 M_DATA에 출력하고, 데이터 버스 M_DATA로부터 인가되는 데이터를 셀 어레이(330)에 전달한다.The sense amplifier and the input /
이러한 구성을 갖는 메모리부(300)에서 각 제어신호들의 기능을 살펴보면 다음의 [표 1]과 같다.Looking at the function of each control signal in the
도 4는 도 3의 셀 어레이(330)에서 비휘발성 메모리 셀 영역과, 롬(ROM) 셀 영역에 관한 상세 회로도이다. 도 4에서는 롬 셀 영역의 단위 셀 RC1,RC2이 2T2C 구조로 이루어진 경우를 그 실시예로 설명하고자 한다. 4 is a detailed circuit diagram illustrating a nonvolatile memory cell region and a ROM cell region in the
셀 어레이(330)의 비휘발성 메모리 셀 영역은 워드라인 WL, 플레이트 라인 PL과, 비트라인 BL, 비트라인바 /BL가 교차하는 영역에 단위 셀 C을 복수개 포함한다. The nonvolatile memory cell area of the
여기서, 단위 셀 C은 비트라인 BL(또는, 비트라인바 /BL)과, 플레이트 라인 PL 사이에 직렬 연결된 스위칭 소자 T1와 강유전체 커패시터 FC1를 포함한다. 스위칭 소자 T1는 워드라인 WL에 의해 스위칭 동작이 제어된다.Here, the unit cell C includes a bit line BL (or bit line bar / BL), a switching element T1 and a ferroelectric capacitor FC1 connected in series between the plate line PL. The switching element T1 is controlled by the word line WL.
한편, 셀 어레이(330)의 롬 셀 영역은 워드라인 WL, 플레이트 라인 PL과, 비트라인 BL, 비트라인바 /BL가 교차하는 영역에 단위 셀 RC1,RC2을 복수개 포함한다. 여기서, 1T1C 구조의 단위 셀 RC1은 플레이트 라인 PL에 그 일단이 연결된 강유전체 커패시터 RFC1와, 강유전체 커패시터 RFC1의 다른 일단과 연결되어 워드라인 WL에 의해 스위칭 동작이 제어되는 스위칭 소자 RT1를 포함한다. Meanwhile, the ROM cell area of the
그리고, 1T1C 구조의 단위 셀 RC2은 플레이트 라인 PL과 비트라인바 /BL 사이에 직렬 연결된 강유전체 커패시터 RFC2와, 스위칭 소자 RT2를 포함한다. 스위칭 소자 RT2는 워드라인 WL에 의해 스위칭 동작이 제어된다. 여기서, 스위칭 소자 RT1,RT2는 NMOS 트랜지스터 소자로 이루어지는 것이 바람직하다. The unit cell RC2 having the 1T1C structure includes a ferroelectric capacitor RFC2 connected in series between the plate line PL and the bit line bar / BL, and the switching element RT2. The switching element RT2 is controlled by the word line WL for switching operation. Here, it is preferable that the switching elements RT1 and RT2 consist of NMOS transistor elements.
이러한 구성을 갖는 롬 셀 영역의 단위 셀 중 워드라인 WL1과 연결된 단위 셀 RC1은 스위칭 소자 RT1이 비트라인 BL과 물리적인 구조로 분리되어 있고, 워드라인 WL1과 연결된 단위 셀 RC2은 스위칭 소자 RT2가 비트라인바 /BL와 물리적인 구조로 연결되어 있다. 여기서, 스위칭 소자 RT1는 마스크 상에서 스위칭 소자를 형성할 때부터 비트라인 BL과의 연결이 차단되도록 구현한다. In the unit cell RC1 connected to the word line WL1 in the unit cell of the ROM cell region having the above configuration, the switching element RT1 has a physical structure separated from the bit line BL, and the unit cell RC2 connected to the word line WL1 has a It is physically connected to the linebar / BL. Here, the switching element RT1 is implemented such that the connection with the bit line BL is blocked from forming the switching element on the mask.
반대로, 롬 셀 영역의 단위 셀 중 워드라인 WLn과 연결된 단위 셀 RC1은 스위칭 소자 RT1이 비트라인 BL과 물리적인 구조로 연결되어 있고, 워드라인 WLn과 연결된 단위 셀 RC2은 스위칭 소자 RT2가 비트라인바 /BL와 물리적인 구조로 분리되어 있다. 여기서, 스위칭 소자 RT2는 마스크 상에서 스위칭 소자를 형성할 때부터 비트라인바 /BL과의 연결이 차단되도록 구현한다. On the contrary, in the unit cell RC1 connected to the word line WLn among the unit cells in the ROM cell region, the switching element RT1 is physically connected to the bit line BL, and the unit cell RC2 connected to the word line WLn is the bit line bar. It is separated into / BL and physical structure. Here, the switching element RT2 is implemented so that the connection with the bit line bar / BL is blocked from forming the switching element on the mask.
센스앰프(340)는 신호 제어부(320)로부터 인가되는 센스앰프 인에이블 신호 SEN에 따라 그 활성화 상태가 제어되어, 비트라인 BL 및 비트라인바 /BL에 실린 데이터를 센싱 및 증폭한다. 도 4의 실시예에서는 한 쌍의 비트라인 BL 및 비트라인바 /BL가 하나의 센스앰프(340)를 공유하도록 한다. The
이러한 구성을 갖는 셀 어레이(330)의 비휘발성 메모리 셀 영역에 관한 동작 과정을 도 5의 동작 타이밍도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.An operation process of the nonvolatile memory cell region of the
먼저, t0 구간에서는 비트라인 이퀄라이징 신호 BLEQ가 하이가 되어 비트라인 이퀄라이징부(미도시)가 활성화된다. 이에 따라, 비트라인쌍 BL,/BL이 모두 접지전압 레벨을 유지하여 프리차지된다. First, in the t0 period, the bit line equalizing signal BLEQ becomes high to activate the bit line equalizing unit (not shown). As a result, the bit line pairs BL and / BL are both precharged while maintaining the ground voltage level.
이때, 워드라인 WL, 플레이트 라인 PL 및 센스앰프 인에이블 신호 SEN는 로우 레벨 상태를 유지한다.At this time, the word line WL, the plate line PL, and the sense amplifier enable signal SEN maintain a low level.
이후에, t1 구간의 진입시 비트라인 이퀄라이징 신호 BLEQ가 로우로 천이하여 이퀄라이징 동작이 중지된다. 그리고, 워드라인 WL 및 플레이트 라인 PL이 하이로 천이하면 셀 데이터에 따른 전하 분배가 이루어져 셀 어레이(330)의 단위 셀 C에 데이터를 리드/라이트 할 수 있는 상태가 된다.Thereafter, the bit line equalizing signal BLEQ transitions to low when the t1 period is entered, thereby stopping the equalizing operation. When the word line WL and the plate line PL transition high, charge distribution is performed according to the cell data, and the data is read / written to the unit cell C of the
이어서, t2 구간의 진입시 센스앰프 인에이블 신호 SEN가 인에이블 되면, 센스앰프(340)가 활성화되어 비트라인쌍 BL,/BL에 실린 데이터를 센싱 및 증폭하게 된다. 이에 따라, t2 구간에서는 데이터 '0'이 재저장된다. Subsequently, when the sense amplifier enable signal SEN is enabled when the t2 period is entered, the
그리고, t3 구간의 진입시 플레이트 라인 PL이 로우로 천이하면 데이터 '1'이 재저장된다.When the plate line PL transitions low when the t3 period is entered, the data '1' is restored.
다음에, t4 구간의 진입시 워드라인 WL이 로우로 천이하게 된다. 그리고, t4 구간에서 센스앰프 인에이블 신호 SEN가 로우로 천이하여 센스앰프(340)의 센싱 동작이 중지된다. 이때, 비트라인 이퀄라이징 신호 BLEQ가 다시 하이로 천이하여 비트라인쌍 BL,/BL이 다시 접지전압 레벨로 프리차지된다.Next, the word line WL transitions low when the t4 period is entered. In addition, the sensing amplifier enable signal SEN transitions low in the period t4 so that the sensing operation of the
도 6은 도 4의 셀 어레이(330)의 롬 셀 영역에서 비트라인 센싱 전압을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 6 is a diagram for describing a bit line sensing voltage in a ROM cell area of the
본 발명은 2T2C 구조의 단위 셀 중 하나의 1T1C 구조의 단위 셀이 비트라인 BL 또는 비트라인바 /BL에 연결되어 있지 않다. 이에 따라, 비트라인 BL 또는 비트라인바 /BL에 연결되지 않은 단위 셀 RC의 센싱 전압은 프리차지 전압을 유지하게 된다. In the present invention, one unit cell of one 1T1C structure among the unit cells of the 2T2C structure is not connected to the bit line BL or the bit line bar / BL. Accordingly, the sensing voltage of the unit cell RC not connected to the bit line BL or the bit line bar / BL maintains the precharge voltage.
예를 들어, 단위 셀 RC1의 구조가 비트라인 BL과 연결되어 있고, 단위 셀 RC2의 구조가 비트라인바 /BL와 분리된 경우를 가정한다. 그러면, 센스앰프(340)가 활성화되기 이전에 단위 셀 RC2과 연결되지 않은 비트라인바 /BL는 전압 레벨의 변동이 없고 프리차지 전압 레벨을 유지하게 된다. For example, assume that the structure of the unit cell RC1 is connected to the bit line BL, and the structure of the unit cell RC2 is separated from the bit line bar / BL. Then, the bit line bar / BL which is not connected to the unit cell RC2 before the
반면에, 센스앰프(340)가 활성화되기 이전에 단위 셀 RC1과 연결된 비트라인 BL은 강유전체 커패시터 RFC1의 저장 전하에 의해 프리차지 전압 이상의 하이 센싱 전압 레벨로 상승하게 된다. On the other hand, before the
이후에, 센스앰프(340)가 활성화된 이후에는 단위 셀 RC2과 연결되지 않은 비트라인바 /BL는 센스앰프(340)의 동작으로 인해 약간의 전압이 상승하게 되기는 하지만 여전히 프리차지 전압 레벨을 유지하게 된다. Thereafter, after the
반면에, 센스앰프(340)가 활성화된 이후에 단위 셀 RC1과 연결된 비트라인 BL은 센스앰프(340)의 증폭 동작으로 인해 그 전압 레벨이 더욱 상승하게 된다. 이에 따라, 비트라인 BL과 연결된 1T1C 구조의 단위 셀 RC1에 의해 '하이 데이터'가 항상 출력되도록 하는 롬(ROM)의 특성이 보장된다. On the other hand, after the
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 어레이(330)에서 롬(ROM) 셀 영역만 도시한 상세 회로도이다. 도 7에서는 롬 셀 영역의 단위 셀 RC3이 1T1C 구조로 이루어진 경우를 그 실시예로 설명하고자 한다. FIG. 7 is a detailed circuit diagram illustrating only a ROM cell area of a
셀 어레이(330)의 롬 셀 영역은 워드라인 WL, 플레이트 라인 PL과, 비트라인 BL이 교차하는 영역에 단위 셀 RC3을 복수개 포함한다. 여기서, 1T1C 구조의 단위 셀 RC3은 플레이트 라인 PL에 그 일단이 연결된 강유전체 커패시터 RFC3와, 강유전체 커패시터 RFC3의 다른 일단과 연결되어 워드라인 WL에 의해 스위칭 동작이 제어되는 스위칭 소자 RT3를 포함한다. The ROM cell area of the
그리고, 단위 셀 RC3과 인접한 영역에 형성되어 동일한 워드라인 WL에 의해 제어되는 1T1C 구조의 단위 셀 RC4은 플레이트 라인 PL과 비트라인 BL1 사이에 직렬 연결된 강유전체 커패시터 RFC4와, 스위칭 소자 RT4를 포함한다. 스위칭 소자 RT4는 워드라인 WL0에 의해 스위칭 동작이 제어된다. 여기서, 스위칭 소자 RT3,RT4 NMOS 트랜지스터 소자로 이루어지는 것이 바람직하다. The unit cell RC4 having a 1T1C structure formed in an area adjacent to the unit cell RC3 and controlled by the same word line WL includes a ferroelectric capacitor RFC4 connected in series between the plate line PL and the bit line BL1 and the switching element RT4. The switching operation RT4 is controlled by the word line WL0. Here, it is preferable that it consists of switching elements RT3 and RT4 NMOS transistor elements.
이러한 구성을 갖는 롬 셀 영역의 단위 셀 중 워드라인 WL1과 연결된 단위 셀 RC3은 스위칭 소자 RT3이 비트라인 BL0과 물리적인 구조로 분리되어 있고, 워드라인 WL1과 연결된 단위 셀 RC4은 스위칭 소자 RT4가 비트라인 BL1와 물리적인 구조로 연결되어 있다. 여기서, 스위칭 소자 RT3는 마스크 상에서 스위칭 소자를 형성할 때부터 비트라인 BL0과의 연결이 차단되도록 구현한다. In the unit cell RC3 connected to the word line WL1 in the unit cell of the ROM cell region having the above configuration, the switching element RT3 is separated from the bit line BL0 in a physical structure, and the unit cell RC4 connected to the word line WL1 has the bit switching element RT4 It is physically connected to the line BL1. Here, the switching element RT3 is implemented such that the connection with the bit line BL0 is blocked from forming the switching element on the mask.
반대로, 롬 셀 영역의 단위 셀 중 워드라인 WLn과 연결된 단위 셀 RC3은 스위칭 소자 RT3이 비트라인 BL0과 물리적인 구조로 연결되어 있고, 워드라인 WLn과 연결된 단위 셀 RC4은 스위칭 소자 RT4가 비트라인 BL1와 물리적인 구조로 분리되어 있다. 여기서, 스위칭 소자 RT4는 마스크 상에서 스위칭 소자를 형성할 때부터 비트라인 BL1과의 연결이 차단되도록 구현한다. On the contrary, in the unit cell RC3 connected to the word line WLn in the unit cell of the ROM cell region, the switching element RT3 is physically connected to the bit line BL0, and the unit cell RC4 connected to the word line WLn has the switching element RT4 connected to the bit line BL1. It is separated into physical structure. Herein, the switching element RT4 is implemented such that the connection with the bit line BL1 is blocked from forming the switching element on the mask.
센스앰프(340)는 신호 제어부(320)로부터 인가되는 센스앰프 인에이블 신호 SEN에 따라 그 활성화 상태가 제어되어, 비트라인 BL에 실린 데이터를 센싱 및 증폭한다. 도 7의 실시예에서는 각각의 비트라인 BL이 이와 대응하는 하나의 센스앰프(340)와 연결되어 일대일 대응 구조를 이룬다. 이러한 센스앰프(340)는 기준전압 REF을 기준으로 하여 비트라인 BL으로부터 인가되는 데이터를 센싱하게 된다. The
도 8은 도 7의 셀 어레이(330)의 롬 셀 영역에서 비트라인 센싱 전압을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 8 is a diagram for describing bit line sensing voltages in a ROM cell area of the
본 발명은 1T1C 구조의 단위 셀 중 하나의 단위 셀 RC이 비트라인 BL과 연결되거나 비트라인 BL과 연결되어 있지 않다. 이에 따라, 비트라인 BL에 연결되지 않은 단위 셀 RC의 센싱 전압은 프리차지 전압을 유지하게 된다. In the present invention, one unit cell RC of the unit cells of the 1T1C structure is not connected to the bit line BL or to the bit line BL. Accordingly, the sensing voltage of the unit cell RC not connected to the bit line BL maintains the precharge voltage.
예를 들어, 단위 셀 RC3의 구조가 비트라인 BL0과 연결되어 있지 않고, 단위 셀 RC4의 구조가 비트라인 BL과 연결된 경우를 가정한다. 그러면, 센스앰프(340)가 활성화되기 이전에는 단위 셀 RC4과 연결된 비트라인 BL1의 출력은 '로우 데이터'보다 높고 '하이 데이터'보다 낮은 레벨을 갖게 된다. For example, assume that the structure of the unit cell RC3 is not connected to the bit line BL0 and the structure of the unit cell RC4 is connected to the bit line BL. Then, before the
이에 따라, 이러한 특성에 맞도록 롬 셀 영역의 기준 전압 R_REF은 메인 셀 영역(비휘발성 메모리 셀 영역)의 기준 전압 M_REF 보다 약간 작은 전압 레벨로 설정하도록 하여 센싱 동작이 정상적으로 수행될 수 있도록 한다. Accordingly, in accordance with this characteristic, the reference voltage R_REF of the ROM cell region is set to a voltage level slightly smaller than the reference voltage M_REF of the main cell region (nonvolatile memory cell region) so that the sensing operation can be normally performed.
이후에, 센스앰프(340)가 활성화된 이후에는 단위 셀 RC4과 연결된 비트라인 BL은 센스앰프(340)의 증폭 동작으로 인해 그 전압 레벨이 더욱 상승하게 된다. 이에 따라, 비트라인 BL과 연결된 1T1C 구조의 단위 셀 RC4에 의해 '하이 데이터'가 항상 출력되도록 하는 롬(ROM)의 특성이 보장된다. Subsequently, after the
도 9는 센스앰프(340)에 기준전압 REF을 공급하도록 하는 기준전압 발생부(350)에 관한 상세 회로도이다. 9 is a detailed circuit diagram of the
기준전압 발생부(350)는 스위칭 소자 SW1,SW2를 포함한다. 여기서, 스위칭 소자 SW1는 기준전압 REF 출력단과 기준 전압 R_REF 인가단 사이에 연결되어 롬 레퍼런스 제어신호 R_REF_CON에 의해 스위칭 동작이 제어된다. 그리고, 스위칭 소자 SW2는 기준전압 REF 출력단과 기준 전압 M_REF 인가단 사이에 연결되어 메인 레퍼런스 제어신호 M_REF_CON에 의해 스위칭 동작이 제어된다.The
여기서, 스위칭 소자 SW1,SW2는 NMOS 트랜지스터로 이루어지는 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the switching elements SW1 and SW2 consist of NMOS transistors.
즉, 셀 어레이(330) 중에서 비휘발성 메모리 셀 영역에 저장된 데이터를 센싱하고자 할 경우, 메인 레퍼런스 제어신호 M_REF_CON가 하이 레벨로 활성화된다. 그러면, 스위칭 소자 SW2가 턴 온 되어 기준 전압 M_REF이 기준전압 REF으로 출력된다. 이에 따라, 센스앰프(340)는 기준 전압 M_REF을 기준으로 하여 비트라인 BL의 전압을 센싱하게 된다. That is, when sensing data stored in the nonvolatile memory cell area in the
반면에, 셀 어레이(330) 중에서 롬 셀 영역에 저장된 데이터를 센싱하고자 할 경우, 롬 레퍼런스 제어신호 R_REF_CON가 하이 레벨로 활성화된다. 그러면, 스위칭 소자 SW1가 턴 온 되어 기준 전압 R_REF이 기준전압 REF으로 출력된다. 이에 따라, 센스앰프(340)는 기준 전압 R_REF을 기준으로 하여 비트라인 BL의 전압을 센싱하게 된다. On the other hand, when sensing data stored in the ROM cell area in the
도 10은 도 4 및 도 7의 센스앰프(340)에 관한 상세 회로도이다. 도 10에서는 도 7의 센스앰프(340)를 그 실시예로 설명하기로 한다. FIG. 10 is a detailed circuit diagram illustrating the
센스앰프(340)는 PMOS트랜지스터 P1~P3와, NMOS트랜지스터 N1~N3를 포함한다. 여기서, 증폭부인 PMOS트랜지스터 P2,P3와, NMOS트랜지스터 N1,N2는 크로스 커플드 구조로 연결된다. The
그리고, 풀업 수단인 PMOS트랜지스터 P1는 전원전압 VDD 인가단과 PMOS트랜지스터 P2,P3의 공통 소스 단자 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 센스앰프 인에이블 신호 /SEN가 인가된다. 여기서, 센스앰프 인에이블 신호 /SEN는 센스앰프 인에이블 신호 SEN의 반전 신호이다. The PMOS transistor P1, which is a pull-up means, is connected between the power supply voltage VDD applying terminal and the common source terminal of the PMOS transistors P2 and P3 to apply the sense amplifier enable signal / SEN through the gate terminal. Here, the sense amplifier enable signal / SEN is an inverted signal of the sense amplifier enable signal SEN.
그리고, 풀다운 수단인 NMOS트랜지스터 N3는 접지전압 VSS 인가단과 NMOS트랜지스터 N1,N2의 공통 소스 단자 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 센스앰프 인에이블 신호 SEN가 인가된다. In addition, the NMOS transistor N3, which is a pull-down means, is connected between the ground voltage VSS applying terminal and the common source terminal of the NMOS transistors N1 and N2 so that the sense amplifier enable signal SEN is applied through the gate terminal.
이러한 구성을 갖는 센스앰프(340)는 센스앰프 인에이블 신호 SEN가 하이 레벨로 활성화될 경우 PMOS트랜지스터 P1와 NMOS트랜지스터 N3가 턴 온 된다. 그러면, 크로스 커플드 연결된 PMOS트랜지스터 P2,P3와, NMOS트랜지스터 N1,N2에 의해 비트라인 BL에 인가된 데이터가 증폭된다. In the
RFID 장치의 메모리부(300)는 저장되는 데이터의 기능에 따라 여러 가지 영역으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 예비(RESERVED) 영역, EPC(Electronic Product Code) 영역, TID(Tag ID) 영역, 및 유저(USER) 영역으로 구분된다. The
여기서, 예비 영역은 킬 패스워드(kill password) 및 액세스 패스워드(access password) 등을 포함하며, EPC는 식별을 위한 RFID 태그의 기기 정보이다. 그리고, TID는 태그 ID(Identification)를 식별하기 위한 회로용 코드를 나타낸다. 또한, 유저 영역은 사용자가 필요한 정보를 태그 내에 저장하기 위한 영역에 해당한다. Here, the spare area includes a kill password and an access password, and the EPC is device information of an RFID tag for identification. The TID represents a code for a circuit for identifying a tag ID. In addition, the user area corresponds to an area for storing information required by a user in a tag.
이러한 데이터 영역 들은 초기 단계에서 원하는 데이터를 설정한 이후에 데이터 변경이 더 이상 이루어지지 않도록 해야 한다. 이러한 경우 본 발명에서는 메모리부(300)의 롬(ROM) 셀 영역에 원하는 데이터를 라이트 한 후, 데이터의 변경이 더 이상 이루어지지 않으면서도 필요한 정보를 읽을 수 있도록 한다. These data areas should ensure that no data changes are made after setting the desired data in the initial stage. In this case, after the desired data is written to the ROM cell area of the
이와 같이 롬 셀 영역에 원하는 데이터를 설정하기 위해서는 제조 단계에서 일정한 초기 설정 값이 저장되도록 메모리부(300)를 설계해야 한다. 이에 따라, 본 발명에서는 2T2C 구조의 단위 셀 또는 1T1C 구조의 단위 셀이 비트라인과 물리적으로 연결 또는 차단되도록 설계한다. As such, in order to set desired data in the ROM cell region, the
도 1은 종래의 RFID 장치에 관한 구성도. 1 is a block diagram of a conventional RFID device.
도 2는 본 발명에 따른 RFID 장치의 구성도. 2 is a block diagram of an RFID device according to the present invention.
도 3은 도 2의 메모리부에 관한 상세 구성도. FIG. 3 is a detailed configuration diagram of the memory unit of FIG. 2. FIG.
도 4는 도 3의 셀 어레이에 관한 상세 회로도. 4 is a detailed circuit diagram of the cell array of FIG.
도 5는 도 3의 셀 어레이에 관한 동작 타이밍도. 5 is an operation timing diagram relating to the cell array of FIG.
도 6은 도 4의 롬 셀 영역의 동작을 설명하기 위한 도면. 6 is a view for explaining the operation of the ROM cell region of FIG.
도 7은 도 3의 셀 어레이에 관한 다른 실시예. 7 is another embodiment of the cell array of FIG.
도 8은 도 7의 롬 셀 영역의 동작을 설명하기 위한 도면. 8 is a view for explaining the operation of the ROM cell region of FIG.
도 9는 기준전압 발생부에 관한 상세 회로도. 9 is a detailed circuit diagram of a reference voltage generator.
도 10은 도 3의 센스앰프에 관한 상세 회로도. FIG. 10 is a detailed circuit diagram of the sense amplifier of FIG. 3. FIG.
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