(57)【要約】  ＲＦＩＤタグＬＳＩ（１００）は、６つのトランジスタおよび４つの強誘電体キャパシタから構成される６Ｔ４Ｃ型のＦｅＲＡＭ（１１０）の強誘電体キャパシタに蓄積された分極情報を揮発性蓄積ノードへ出力するリコール動作を実行するリコール制御回路（１１１）と、を備えている。また、リコール制御回路（１１１）は、リーダ・ライタ機器（１２０）から送信された無線信号に応じてＲＦＩＤタグＬＳＩ（１００）が起電した後、所定のコマンドを含んだ無線信号を受信するまでの間にリコール動作を実行する。
2008105076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
６つのトランジスタおよび４つの強誘電体キャパシタから構成される６Ｔ４Ｃ型の強誘電体メモリと、
前記強誘電体メモリを構成する強誘電体キャパシタに蓄積された分極情報を、揮発性蓄積ノードへ出力するリコール動作を実行するリコール制御回路と、
を備えることを特徴とするＲＦＩＤタグＬＳＩ。
【請求項２】
前記リコール制御回路は、
前記ＲＦＩＤタグＬＳＩの読み出しおよび書き込みをおこなうリーダ・ライタ機器から送信された無線信号に応じて前記ＲＦＩＤタグＬＳＩが起電した後、所定のコマンドを含んだ無線信号を受信するまでの間に前記リコール動作を実行することを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグＬＳＩ。
【請求項３】
６つのトランジスタおよび４つの強誘電体キャパシタを備えた複数の６Ｔ４Ｃ型の強誘電体メモリにより構成された複数のメモリ領域を有するメモリアレイと、
前記各強誘電体メモリを構成する強誘電体キャパシタに蓄積された分極情報を、揮発性蓄積ノードへ出力するリコール動作を実行するリコール制御回路と、
を備えることを特徴とするＲＦＩＤタグＬＳＩ。
【請求項４】
前記リコール制御回路は、前記ＲＦＩＤタグＬＳＩの読み出しおよび書き込みをおこなうリーダ・ライタ機器から送信された無線信号に応じて前記ＲＦＩＤタグＬＳＩが起電した後、所定のコマンドを含んだ無線信号を受信するまでの間に前記リコール動作を実行することを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤタグＬＳＩ。
【請求項５】
前記リコール制御回路は、前記メモリアレイの全メモリ領域に対して同時にリコール動作を実行することを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤタグＬＳＩ。
【請求項６】
前記リコール制御回路は、前記メモリアレイの全メモリ領域を分割した各メモリ領域に対して順番にリコール動作を実行することを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤタグＬＳＩ。
【請求項７】
前記リコール制御回路は、前記リコール動作が実行された所定のメモリ領域の分極情報を読み出し、当該読み出し結果が、あらかじめ設定された読み出し結果と一致するか否かを判断する判断手段を備え、
前記判断手段により読み出し結果が一致しないと判断された場合に、前記所定のメモリ領域以外の他のメモリ領域へのリコール動作を中止することを特徴とする請求項３〜６に記載のＲＦＩＤタグＬＳＩ。
【請求項８】
前記ＲＦＩＤタグＬＳＩに含まれるアナログ回路の出力特性を補正する情報を格納する格納手段を備え、
前記リコール制御回路は、前記格納手段からアナログ回路の出力特性を補正する情報により、アナログ回路の製造ばらつきを抑えることを特徴とする請求項１または３に記載のＲＦＩＤタグＬＳＩ。
【請求項９】
６つのトランジスタおよび４つの強誘電体キャパシタから構成される６Ｔ４Ｃ型の強誘電体メモリを備えたＲＦＩＤタグＬＳＩを制御するＲＦＩＤタグ制御方法であって、
前記ＲＦＩＤタグＬＳＩの読み出しおよび書き込みをおこなうリーダ・ライタ機器から送信された無線信号に応じて前記ＲＦＩＤタグＬＳＩを起電する起動工程と、
前記起動工程により起電されたＲＦＩＤタグＬＳＩに備えられた前記強誘電体メモリを構成する強誘電体キャパシタに蓄積された分極情報を、揮発性蓄積ノードへ出力するリコール動作を実行するリコール工程と、
前記リーダ・ライタ機器から送信された無線信号のコマンドに応じて、前記リコール工程によりリコール動作が実行された強誘電体メモリの前記強誘電体キャパシタに対して読み出しもしくは書き込み動作を実行する工程と、
を含むことを特徴とするＲＦＩＤタグ制御方法。
【請求項１０】
６つのトランジスタおよび４つの強誘電体キャパシタを備えた複数の６Ｔ４Ｃ型の強誘電体メモリにより構成された複数のメモリ領域を有するメモリアレイを備えたＲＦＩＤタグＬＳＩを制御するＲＦＩＤタグ制御方法であって、
前記ＲＦＩＤタグＬＳＩの読み出しおよび書き込みをおこなうリーダ・ライタ機器から送信された無線信号に応じて前記ＲＦＩＤタグＬＳＩを起電する起電工程と、
前記起電工程により起電されたＲＦＩＤタグＬＳＩに備えられた前記各強誘電体メモリを構成する強誘電体キャパシタに蓄積された分極情報を、揮発性蓄積ノードへ出力するリコール動作を実行するリコール工程と、
前記リーダ・ライタ機器から送信された無線信号のコマンドに応じて、前記リコール工程によりリコール動作が実行された各強誘電体メモリの前記強誘電体キャパシタに対して読み出しもしくは書き込み動作を実行する工程と、
を含むことを特徴とするＲＦＩＤタグ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不揮発メモリとして６Ｔ４Ｃ型強誘電体メモリを搭載したＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグＬＳＩおよびＲＦＩＤタグ制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触型のタグとしてＲＦＩＤの開発が進められている。ＲＦＩＤタグは、タグ内に設けられたメモリに対して、電波や電磁波などの無線信号によるデータの読み取り、書き込み動作がおこなわれるＬＳＩチップである。また、ＲＦＩＤタグＬＳＩには、ＩＤとして他のタグと区別する識別情報などを保持するため、不揮発性メモリが搭載されている。【０００３】
図１１は、ＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグＬＳＩの構成を示すブロック図である。ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ）は、通信距離が長いという利点をもつため、近年、ＲＦＩＤの規格として利用され始めた帯域である。図１１のように、ＲＦＩＤタグＬＳＩ２００は、コストを低減させるために電池が搭載されておらず、リーダ・ライタ機器（Ｒ／Ｗ）２２０のアンテナ２２１から送信される無線信号を受信することにより起電し、データの読み取り処理や書き込み動作をおこなう。【０００４】
具体的に説明すると、ＲＦＩＤタグＬＳＩ２００では、アンテナ２０１が無線信号を受信すると、整流回路２０２により、受信された無線信号が直流電流に変換され、起電がおこなわれる。整流回路２０２から出力された直流電流は、過電流保護回路２０３、内部電圧制御回路２０５、昇圧回路２０４および平滑コンデンサＣ１，Ｃ２により所定の電源電圧値まで蓄積される。【０００５】
起電されたＲＦＩＤタグＬＳＩ２００は、続いて、無線信号からコマンドを受信し、コマンドに応じて、受信データ復調回路２０６、ＶＣＯ（発信回路）２０７、動作制御ロジック２０８および送信回路２０９を動作させ、不揮発性メモリ２１０からのデータ読み出し動作もしくはデータの書き込み動作をおこなう。【０００６】
上述したように、ＲＦＩＤタグＬＳＩ２００には、起電の状態に関係なくＲＦＩＤタグＬＳＩ２００の識別情報などを保持するために不揮発性メモリ２１０が搭載されている。従来、この不揮発性メモリとして最も広く利用されているのがＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）である（たとえば、下記非特許文献１参照。）。【０００７】
ＥＥＰＲＯＭは、電気的に内容を書き換えることができるＲＯＭである。ＥＥＰＲＯＭの特徴としては、書き込み動作に通常より高い電圧（１４〜１６Ｖ）を用いる点、読み出しに比べて書き込みに時間がかかるという点などが挙げられる。また、書き込み時にのみ高電圧発生回路が動作するために、ＥＥＰＲＯＭを搭載したＲＦＩＤタグＬＳＩ２００は、読み出し動作と書き込み動作とに消費電力差が生じる。したがって、ＥＥＰＲＯＭを搭載したＲＦＩＤタグＬＳＩ２００は、リーダ・ライタ機器２２０からの読み出し可能距離に比較して、書き込み可能距離が短くなる点を前提としたＲＦＩＤシステム下で利用されている。【０００８】
さらに、近年ではＥＥＰＲＯＭの他に、不揮発性メモリ２１０として強誘電体メモリ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：以下、「ＦｅＲＡＭ」という）を搭載したＲＦＩＤタグＬＳＩが開発されている（たとえば、下記非特許文献２参照。）。ＦｅＲＡＭは、電圧を加えることによって物質内の自発分極の方向を自由に変化させ、電圧が加わっていなくても、物質内の分極方向を持続させることができる強誘電体の特性を利用した不揮発性メモリである。【０００９】
ＦｅＲＡＭの特徴として、読み出し動作・書き込み動作ともに消費電力が３Ｖであり、電源電圧差なく動作するという点が挙げられる。したがって、図１１に示した昇圧回路２０４の面積を小さくすることができるとともに、ＥＥＰＲＯＭのように、読み出し動作と書き込み動作との消費電力差を考慮することなく利用することができる。さらに、ＦｅＲＡＭを搭載したＲＦＩＤタグＬＳＩ２００は、書き込み動作速度が速いため、高速のベルト・コンベア（航空手荷物の空港内輸送などで使用される）にもＲＦＩＤシステムを適用することができる。【００１０】
【非特許文献１】Ｕ．Ｋａｒｔｈａｕｓ，Ｍ．Ｆｉｓｈｅｒ著，「Ｆｕｌｌｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｐａｓｓｉｖｅ  ＵＨＦ  ＲＦＩＤ  Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ  ＩＣ  ｗｉｔｈ  １６．７μＷ  Ｍｉｎｉｍｕｍ  ＲＦ  Ｉｎｐｕｔ  Ｐｏｗｅｒ」，ＩＥＥＥ  Ｊ．ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，ｖｏｌ．３８，ｎｏ．７，ｐｐ．１６０２−１６０８，２００３年
【非特許文献２】Ｓ．Ｍａｓｕｉ，Ｔ．Ｔｅｒａｍｏｔｏ著，「Ａ  １３．５６ＭＨｚ  ＣＭＯＳ  ＲＦ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｔａｇ  ＬＳＩ  ｗｉｔｈ  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ」，ＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ，ｖｏｌ．Ｅ８８−Ｃ，ｎｏ．４，ｐ．６０１−６０７，２００５年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述したような従来のＲＦＩＤタグＬＳＩには、それぞれ不揮発性メモリの特性に由来した問題点を含んでいる。まず、ＥＥＰＲＯＭを搭載したＲＦＩＤタグＬＳＩ２００には、上述したように書き込み動作時に高電圧（１４〜１６Ｖ）を発生させる必要があるため、高電圧発生回路を備えなければならない。高電圧発生回路を配置すると、ＬＳＩの面積が大きくなり、ＲＦＩＤタグＬＳＩが高価になるという問題があった。【００１２】
さらに、ＥＥＰＲＯＭを搭載したＲＦＩＤタグＬＳＩ２００は、上述したように読み出し動作と書き込み動作との消費電力差を生じる。ここで、ＲＦＩＤシステムの通信距離、すなわちＲＦＩＤタグＬＳＩ２００とリーダ・ライタ機器２２０とが通信可能となる最大距離は、リーダ・ライタ機器２２０の送信パワー、ＲＦＩＤタグＬＳＩ２００のアンテナ２０１の利得、整流回路２０２の電力変換効率およびＲＦＩＤタグＬＳＩ２００の消費電力に依存するが、なかでもタグＬＳＩの消費電力に支配されるのが一般的である。したがって、ＥＥＰＲＯＭを用いた場合、書き込み動作時の消費電力が読み出し動作時の２倍以上となるため、書き込み時の通信距離は読み出し時の７０％程度の値となってしまう。【００１３】
たとえば、読み出しが４ｍの場合、書き込みは３ｍとなり、リーダ・ライタ機器２２０から３ｍから４ｍの位置に存在するＲＦＩＤタグＬＳＩ２００は、読み出し動作により存在は検知できるが、書き込み動作がおこなわれない。したがって、書き込み可能な通信距離に合わせた短い通信距離間隔でしかＲＦＩＤタグＬＳＩ２００を認識できない。また、ＥＥＰＲＯＭは、書き込み動作の処理速度が遅く、ベルト・コンベアによって輸送される商品に添付されているような高速で移動するＲＦＩＤタグＬＳＩ２００への書き込みができない。このように、ＥＥＰＲＯＭを搭載したＲＦＩＤ２００は、リーダ・ライタ機器２２０による高速書き込み動作に対応できないという問題があった。【００１４】
一方、ＦｅＲＡＭを搭載したＲＦＩＤタグＬＳＩ２００には、具体的には、メモリ・セルとして２つのトランジスタと２つの強誘電体キャパシタから構成された２Ｔ２Ｃ型ＦｅＲＡＭが利用されている。この２Ｔ２Ｃ型ＦｅＲＡＭでは、高速書き込みが可能であるが、格納されているデータを消去されてしまう破壊読み出しによる読み出し動作により、読み出し動作回数が１×１０10回に制約されてしまう。また、２Ｔ２Ｃ型ＦｅＲＡＭの構成上、不揮発メモリ以外の周辺回路が大きくなってしまう。このように、利用可能回数やＬＳＩの面積の面から、ＲＦＩＤタグＬＳＩ２００が高価になってしまうという問題があった。【００１５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、通信距離が大きく、廉価なＲＦＩＤタグＬＳＩおよびＲＦＩＤタグ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩは、６つのトランジスタおよび４つの強誘電体キャパシタから構成される６Ｔ４Ｃ型の強誘電体メモリと、前記強誘電体メモリを構成する強誘電体キャパシタに蓄積された分極情報を、揮発性蓄積ノードへ出力するリコール動作を実行するリコール制御回路と、を備えることを特徴とする。【００１７】
この発明によれば、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭを不揮発性メモリとして搭載するため、ＲＦＩＤタグＬＳＩの書き込み動作・読み出し動作に要する消費電力を低減させることができる。また、６Ｔ４Ｃ型強誘電体メモリ自体に読み出し機構が含まれているため、周辺回路を削減でき、ＬＳＩのチップ面積を縮小することができる。【００１８】
また、上記発明において、前記リコール制御回路は、前記ＲＦＩＤタグＬＳＩの読み出しおよび書き込みをおこなうリーダ・ライタ機器から送信された無線信号に応じて前記ＲＦＩＤタグＬＳＩが起電した後、所定のコマンドを含んだ無線信号を受信するまでの間に前記リコール動作を実行してもよい。【００１９】
この発明によれば、リーダ・ライタ機器から送信された無線信号のコマンドを受信し、読み出し動作もしくは書き込み動作を実行するまでの待機時間にリコール動作を実行させる。したがって、読み出し動作、書き込み動作およびリコール動作に要する消費電力を平準化することできる。【００２０】
また、本発明にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩは、６つのトランジスタおよび４つの強誘電体キャパシタから構成される複数の６Ｔ４Ｃ型の強誘電体メモリにより構成された複数のメモリ領域を有するメモリアレイと、前記各強誘電体メモリを構成する強誘電体キャパシタに蓄積された分極情報を、揮発性蓄積ノードへ出力するリコール動作を実行するリコール制御回路と、を備えることを特徴とする。【００２１】
この発明によれば、６Ｔ４Ｃ型の強誘電体メモリを不揮発性メモリとして搭載するため、ＲＦＩＤタグＬＳＩの書き込み動作・読み出し動作に要する消費電力を低減させることができる。また、６Ｔ４Ｃ型の強誘電体メモリ自体に読み出し機構が含まれているため、周辺回路を削減でき、ＬＳＩのチップ面積を縮小することができる。【００２２】
また、上記各発明において、前記リコール制御回路は、前記ＲＦＩＤタグＬＳＩの読み出しおよび書き込みをおこなうリーダ・ライタ機器から送信された無線信号に応じて前記ＲＦＩＤタグＬＳＩが起電した後、所定のコマンドを含んだ無線信号を受信するまでの間に前記リコール動作を実行してもよい。【００２３】
この発明によれば、リーダ・ライタ機器から送信された無線信号のコマンドを受信し、読み出し動作もしくは書き込み動作を実行するまでの待機時間にリコール動作を実行させる。したがって、読み出し動作、書き込み動作およびリコール動作に要する消費電力を平準化することできる。【００２４】
また、上記発明において、前記リコール制御回路は、前記メモリアレイの全メモリ領域に対して同時にリコール動作を実行してもよい。【００２５】
また、上記発明において、前記リコール制御回路は、前記メモリアレイの全メモリ領域を分割した各メモリ領域に対して順番にリコール動作を実行してもよい。【００２６】
また、上記各発明において、前記リコール制御回路は、前記リコール動作が実行された所定のメモリ領域の分極情報を読み出し、当該読み出し結果が、あらかじめ設定された読み出し結果と一致するか否かを判断する判断手段を備え、前記判断手段により読み出し結果が一致しないと判断された場合に、前記所定のメモリ領域以外の他のメモリ領域へのリコール動作を中止してもよい。【００２７】
この発明によれば、リコール処理により、あらかじめ設定した所定の読み出し結果を出力できるか否かを判断することにより、ＲＦＩＤタグＬＳＩが正しく動作しているかをチェックすることができる。【００２８】
また、上記各発明において、前記ＲＦＩＤタグＬＳＩに含まれるアナログ回路の出力特性を補正する情報を格納する格納手段を備え、前記リコール制御回路は、前記格納手段からアナログ回路の出力特性を補正する情報により、アナログ回路の製造ばらつきを抑えるような構成にしてもよい。【００２９】
この発明によれば、ＲＦＩＤタグＬＳＩ内のアナログ回路の出力の誤差によって生じる出力のばらつきを補正し、出力値を安定させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩおよびＲＦＩＤタグ制御方法は、ＲＦＩＤタグＬＳＩにおける消費電力を低く抑えることにより、通信距離が改善され、認識精度が向上するとともに、回路面積が縮小され廉価に実現できるという効果を奏する。また、アナログ回路の出力特性を考慮したリコール動作を実行させることにより、ＲＦＩＤタグＬＳＩの歩留まりを向上させるという効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１−１】図１−１は、本発明の実施の形態１にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩの構成を示すブロック図である。
【図１−２】図１−２は、ＲＦＩＤタグＬＳＩに搭載する不揮発性メモリの特性を示した図表である。
【図２】図２は、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭの構成を示す回路図である。
【図３】図３は、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭの動作例を示す一覧図である。
【図４】図４は、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭのリコール時にＦｅＲＡＭのデータ蓄積ノードの電位の変化を示すグラフである。
【図５】図５は、ＲＦＩＤタグＬＳＩの動作シーケンスを示す図表である。
【図６】図６は、リコール動作の実行手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、６Ｔ４Ｃ型の強誘電体メモリの構成例（その１）を示すブロックである。
【図８】図８は、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭの構成例（その２）を示すブロック図である。
【図９】図９は、ＲＦＩＤタグＬＳＩの動作チェック機能を含んだリコール動作の実行手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩの構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、従来のＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグＬＳＩの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００  ＲＦＩＤタグＬＳＩ
１０１  アンテナ
１０２  整流回路
１０３  過電流保護回路
１０４  内部電圧制御回路
１０５  昇圧回路
１０６  受信データ復調回路
１０７  発振回路（ＶＣＯ）
１０８  動作制御ロジック
１０９  送信回路
１１０  強誘電体メモリ（６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ）
１１１  リコール制御回路
１２０  リーダ・ライタ機器（Ｒ／Ｗ）
１２１  アンテナ
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩおよびＲＦＩＤタグ制御方法の最良の実施の形態１，２を、図面を用いて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。【００３４】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩにいて説明する。実施の形態１は、不揮発性メモリとして、６個のトランジスタと４個の強誘電体キャパシタで構成される６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ（特開２００５−９２９９２にて開示：以下、「６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ」という）を、搭載したＲＦＩＤタグＬＳＩの構成および動作について説明する。【００３５】
・ＲＦＩＤタグＬＳＩの構成
図１−１は、本発明の実施の形態１にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩの構成を示すブロック図である。図１−１のように、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００は、リーダ・ライタ機器（Ｒ／Ｗ）１２０のアンテナ１２１から送信される無線信号を受信することにより、起電し、データの読み取り処理や書き込み動作をおこなう。【００３６】
具体的に説明すると、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００は、アンテナ１０１が無線信号を受信すると、整流回路１０２により受信した無線信号が直流電流に変換され起電される。整流回路１０２から出力された直流電流は、過電流保護回路１０３、内部電圧制御回路１０４、昇圧回路１０５および平滑コンデンサＣ１，Ｃ２により所定の電源電圧値まで蓄積される。【００３７】
起電されたＲＦＩＤタグＬＳＩ１００は、続いて、無線信号からコマンドを受信し、コマンドに応じた受信データ復調回路１０６、ＶＣＯ（発信回路）１０７、動作制御ロジック１０８の動作にともない、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ（不揮発性メモリ）１１０からのデータ読み出し動作もしくはデータの書き込み動作をおこなう。その後、送信回路１０９にてコマンドからの要求結果に回答をおこなう。なお、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭを搭載する場合には、新たにリコール処理が必要となる。したがって、動作制御ロジック１０８には、リコール制御回路１１１が備えられている。なお、リコール動作の詳細については後述する。【００３８】
・ＦｅＲＡＭの特性
つぎに、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００に搭載された６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭの特性について、従来のＲＦＩＤタグＬＳＩ２００に搭載されていたＥＥＰＲＯＭおよび２Ｔ２ＣＦｅＲＡＭの２種類の不揮発性メモリと比較して説明する。【００３９】
図１−２は、ＲＦＩＤタグＬＳＩに搭載する不揮発性メモリの特性を示した図表である。まず、図表１３０は、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ（６Ｔ４Ｃ）、２Ｔ２Ｃ型ＦｅＲＡＭ（２Ｔ２Ｃ）およびＥＥＰＲＯＭ（２Ｔ）の特性を項目別に比較している。読み出し回数の各項目に着目するとして比較すると、ＥＥＰＲＯＭは、破壊読み出しのため読み出し回数に制限がある２Ｔ２Ｃ型ＦｅＲＡＭに対して６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭは、非破壊読み出しをおこなうため、読み出し回数に制限がない。【００４０】
また、読み出し時消費電力の項目と、書き換え時消費電力の項目とに関して２Ｔ２Ｃ型ＦｅＲＡＭおよびＥＥＰＲＯＭと６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭとを比較すると、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭは、読み出し動作・書き込み動作に要する消費電力が小さい。したがって、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００とリーダ・ライタ機器１２０との通信距離を拡大することができる。また、読み出し動作時の消費電力と、書き込み動作時の消費電力がほぼ同じであるため、電源電圧の電位により送信可能な最大距離を通信距離として利用することができる。【００４１】
・６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭの構成
つぎに、ＦｅＲＡＭの構成について説明する。図２は、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭの構成を示す回路図である。６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ１１０は、通常のＳＲＡＭセルを構成する６個のトランジスタＭ１〜Ｍ６に加え、データ蓄積ノードＳ１，Ｓ２にそれぞれ２個ずつの計４つの強誘電体キャパシタＦＣ１〜ＦＣ４を設置している。この各２個の強誘電体キャパシタ（ＦＣ１，２とＦＣ３，４）に対し、ＰＬ１、ＰＬ２という２本の制御線（以下、「プレート線」という）が接続されている。このプレート線ＰＬ１，ＰＬ２の入力に応じて、読み出し動作・書き込み動作が制御される。また、本実施の形態では、特に、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ１１０の容量を５１２ビット以下に削減し、より低コスト化を図ったＲＦＩＤタグＬＳＩ１００を前提としている。【００４２】
・６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭの動作
つぎに、ＦｅＲＡＭの動作について説明する。図３は、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭの動作例を示す一覧図である。ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００に搭載された１１０では、「スタンバイ」、「書き込み」、「読み出し」、「リコール」の４種類の動作がおこなわれる。また、図４は、リコール時におけるＦｅＲＡＭのデータ蓄積ノードの電位の変化を示すグラフである。【００４３】
「スタンバイ」は、通常時、ＳＲＡＭセルへのアクセスがない状態をあらわす。「読み出し」は、ワード線から電源電圧を印加してＨｉｇｈ状態にすることで、蓄積ノードＳ１，Ｓ２に蓄えられた電圧情報が読み出される。この時、プレート線ＰＬ１，ＰＬ２の電位はＬｏｗのままで固定である。【００４４】
また、「書き込み」は、ビット線に設定された書き込みデータをデータ蓄積ノードＳ１，Ｓ２に書き込んだ後、ＧＮＤに接地されＬｏｗ状態に設定されているプレート線ＰＬ１，ＰＬ２をＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態へ駆動して、強誘電体キャパシタＣ１〜ＦＣ４に書き込み動作をおこなう。一般的なＲＦＩＤタグＬＳＩでは、同じアドレスに追記の書き込みをおこなうことはないので、データ蓄積ノードＳ１，２へのデータ書き込み直後に、プレート線ＰＬ１，ＰＬ２を駆動して、強誘電体キャパシタに不揮発の分極情報を書き込むことが必要となる。【００４５】
そして、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ１１０の独自の動作として、「リコール」の処理が存在する。リコール動作は、強誘電体キャパシタＣ１〜ＦＣ４に書き込まれた不揮発の分極情報を、データ蓄積ノードＳ１，Ｓ２に読み出す動作である。また、図４のグラフ４００では、凡例４０１に示したように、キャリア周波数の無線信号が送信されてからプレート線ＰＬ１（ＰＬ２も同様）の時間経過Ｔ［ｎｓｅｃ］の変化に応じたデータ蓄積ノードＳ１，Ｓ２の電位Ｖ［ｖ］が表されている。リーダ・ライタ機器１２０から送信されたキャリア周波数の無線信号に応じてパワーオンの状態になると、リコール動作が実行されデータ蓄積ノードＳ１，Ｓ２は、それぞれ、Ｈｉｇｈ状態（Ｓ２）と、Ｌｏｗ状態（Ｓ１）となる。【００４６】
２Ｔ２Ｃ型ＦｅＲＡＭの場合、読み出し動作をおこなうことによりリコール動作が同時に実行された状態となるが、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭの場合、従来の２Ｔ２Ｃ型ＦｅＲＡＭのように、読み出し処理と、リコール動作とを同時に実行すると、動作実行時の消費電力が大きくなってしまう。このような動作をおこなうと、リコール動作により消費電力が増加し、図１−２を用いて説明したような６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭの読み出し動作・書き込み動作の低消費電力特性がいかされない。【００４７】
しがたがって、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００の６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ１１０では、リコール動作の実行のタイミングを、読み出し動作や書き込み動作といった消費電力の大きい他の動作の実行のタイミングとずらすために、リコール制御回路１１１を追加して、リコール動作の実行のタイミングを制御する。【００４８】
なお、実施の形態１にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩ１００では、図１−１のように独自にリコール制御回路１１１が追加される。なお、リコール制御回路１１１は、動作制御ロジック１０８の内部に包含される構成となっているため、面積効率もよい。【００４９】
つぎに、図５を用いて、リコール動作を含めた６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ１１０の読み出し動作・書き込み動作を、従来型の２Ｔ２Ｃ型ＦｅＲＡＭの読み出し動作・書き込み動作と比較しながら説明する。図５は、ＲＦＩＤタグＬＳＩの動作シーケンスを示す図表である。【００５０】
ＲＦＩＤシステムを利用する場合、まず、リーダ・ライタ機器１２０からＲＦＩＤタグＬＳＩ１００をパワーオンさせるための無変調のキャリア周波数（Ｒ／Ｗ波形）が送信される。このキャリア周波数の無線信号により、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００は、読み出し、書き込み、リコールの各動作をおこなうために必要な電源電圧が起電される。また、起電と同時に、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００において、初期化がおこなわれ、リーダ・ライタ機器１２０からのコマンドを受信する準備状態となる。このパワーオン／コマンド待ち期間の消費電力は、受信待ち状態であるので、受信回路に関連して動作する動作制御ロジック１０８、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ１１０および送信回路１０９が動作していない状態である。したがって、消費電力は、非常に小さい値となる。【００５１】
この後、リーダ・ライタ機器１２０からコマンドを含んだ無線信号が送信される。このコマンドは、リーダ・ライタ機器１２０から送信されるキャリア周波数を所定の波形に強度変調（ＡＳＫ：  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）された無線信号である。ＡＳＫ変調の変調度は、最大で１００％となるため、特定の期間リーダ・ライタ機器１２０から送信される無線信号のパワーが途切れる状態が存在する。したがって、このコマンド受信の期間は、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００の消費電力は、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ１１０および送信回路１０９が動作していない。すなわち、コマンド受信の期間は、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００の消費電力は、小さい値となる。しかしながら、アンテナ１０１が受信できる無線信号のパワーが実効的に下がるため、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００において、余分な回路を動作させる余裕はない。【００５２】
ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００では、無線信号のコマンドを受信した後、コマンドの内容にしたがって、不揮発メモリの指定されたアドレスへの読み出し動作、あるいは、書き込み動作を実行する（コマンド処理）。この時、２Ｔ２Ｃ型ＦｅＲＡＭを搭載したＲＦＩＤタグＬＳＩは、メモリ・セルへのアクセスにより消費電力が増加する。この消費電力の増加と比較して、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ１１０を搭載したＲＦＩＤタグＬＳＩ１００の場合には、コマンド処理における消費電力の増加分が小さいことが特長となる。【００５３】
コマンド処理後、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００は、読み出したデータに基づくレスポンス送信を実施する。具体的には、アンテナ１０１が受信した、キャリア周波数の反射率を調整した無線信号を返信する。この時の消費電力は、送信回路１０９の動作により、データ受信時より若干増加する。しかしながら、リーダ・ライタ機器１２０から最大のパワーが常時入力されており、なおかつ、不揮発メモリへのアクセスの必要がないので、入力電力へのＲＦＩＤタグＬＳＩ１００の動作マージンは比較的大きい。【００５４】
このように、実施の形態１にかかる６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ１１０を搭載したＲＦＩＤタグＬＳＩ１００では、上述したコマンド処理に付随したリコール動作を、パワーオン動作直後のコマンド待ち状態で実行することを特長とする。ＲＦＩＤシステムの通信距離は、図５に示した、パワーオフ、パワーオン／コマンド待ち、コマンド受信、コマンド処理、レスポンス送信の各シーケンスにおいて、受信電力に対して消費電力が大きくなる場合で決定される。したがって、リコール動作を、入力パワーが最も大きく、かつ、その他の回路の消費電力が最も小さくなるパワーオン動作直後のコマンド待ち状態で実行することによって、各動作モードにおける消費電力を平準化し、通信距離を最大化することができる。【００５５】
また、リコール動作時の消費電力は、リコール動作に必要なメモリ容量のサイズに依存する。本発明の応用においては、不揮発メモリの最小値としては９６ビット程度であり、アプリケーションに応じて１Ｋビット以上まで増加することを前提としている。リコール動作を実行するのに適した少ないメモリ容量に設定した９６ビットの場合に比べて、１Ｋビット以上のメモリに同時にリコール動作を実行させる場合とでは、この消費電力の違いにより、通信距離が劣化してしまう。このため、リコール動作を、すべての６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭに対して同時に実行するのではなく、分割して実行することによって、ピーク電流を抑え、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ搭載のメリットを確保してもよい。この処理については、図８を用いて後述する。【００５６】
・リコール動作について
つぎに、フローチャートを用いてリコール動作の実行の手順について説明する。図６は、リコール動作の実行手順を示すフローチャートである。ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００のリコール制御回路１１１には、図６のフローチャートに示すリコール動作に相当する状態遷移が組み込まれておいる。【００５７】
図６のフローチャートにおいて、まず、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００が、リーダ・ライタ機器１２０からの無線信号を受信し、パワーオンされ、起電動作に移行しているか否かを検出する（ステップＳ６０１）。【００５８】
ステップＳ６０１において、パワーオンが検出されるまで待ち（ステップＳ６０１：Ｎｏのループ）、パワーオンが検出されると（ステップＳ６０１：Ｙｅｓ）、パワーオンにともなう起電動作により、電源電圧の電位が充分に蓄積されたか否かを判断する（ステップＳ６０２）。【００５９】
ステップＳ６０２において、電源電圧が充分に蓄積されたと判断されるまで待ち（ステップＳ６０２：Ｎｏのループ）、電源電圧が充分に蓄積されると（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、ＦｅＲＡＭがリコール動作済みであるか否かを判断する（ステップＳ６０３）。【００６０】
ステップＳ６０３において、ＦｅＲＡＭがリコール済みである場合は（ステップＳ６０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ６０５の処理に移行し、リーダ・ライタ機器１２０から送信される無線信号のコマンド待ちの状態となり（ステップＳ６０５）、リコール動作を終了する。【００６１】
一方、ステップＳ６０３において、ＦｅＲＡＭがリコール済みでないと判断された場合は（ステップＳ６０３：Ｎｏ）、ＦｅＲＡＭにおいてリコールシーケンスを実行させ（ステップＳ６０４）、コマンド待ち状態に移行し（ステップＳ６０５）、一連のリコール動作を終了する。【００６２】
・６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭの構成例
つぎに、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭの構成例について説明する。図７は、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭの構成例（その１）を示すブロックである。また、図８は、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭの構成例（その２）を示すブロックである。図７，８のように、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ１１０は、複数のセルから構成されたメモリアレイになっている。【００６３】
具体的には、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ７００は、メモリ動作制御回路７０１に入力された、動作指示（たとえば、書き込み、読み出し、リコールの実施）が、デコーダ、および、リコール動作制御回路に出力され、ＷＬ（ワード線）／ＰＬ（プレート線）ドライバ、センス・アンプ＆マルチプレクサ、書き込みアンプを駆動する。【００６４】
ここで、書き込み動作を実行する場合には、６Ｔ４Ｃメモリアレイに対して、ＷＬ／ＰＬドライバに７０３からの印加とともに、書き込みアンプ７０４から書き込みデータがビット線へ印加される。また、読み出し動作を実行する場合には、６Ｔ４Ｃメモリアレイに対して、ＷＬ／ＰＬドライバに７０３からの印加とともに、センス・アンプ＆マルチプレクサ７０６からビット線を介して読み出しデータが出力される。【００６５】
また、リコール動作を実行する場合、図７のＦｅＲＡＭ７００におけるリコール動作制御７０７では、パワーオン検出によって生成されたリコール開始信号によって、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭアレイ全体に対して同時にリコール動作が実行される。一方、図８のＦｅＲＡＭ８００におけるリコール動作制御８０１では、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭアレイは、横一列ごとに、異なるＰＷＥ線が接続されている。そして、リコール動作時には、上段のＰＷＲ線から順番にリコール動作が実行される。【００６６】
一般的には、図７のように、６Ｔ４Ｃメモリアレイに一度にリコール動作が実行されるが、６Ｔ４Ｃメモリアレイの容量に応じて、図８のようにメモリ領域を分割し、一度のリコール動作における消費電力を他のコマンド処理（読み出し動作、書き込み動作）の消費電力と同等になるように、調整することができる。【００６７】
以上説明したように実施の形態１にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩ１００は、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ１１０を搭載することにより、ＬＳＩの面積が削減され、コストを抑えることができる。また、リコール制御回路１１１により、リコール動作のタイミングを制御するこができる。このタイミング制御により各動作モードに要する消費電力が平準化する。したがって、各動作における消費電力差が最小限に留まることにより、リーダ・ライタ機器１２０との通信距離を送信可能な最長距離に設定することができる。【００６８】
・ＲＦＩＤタグＬＳＩの動作チェック機能
つぎに、リコール制御回路１１１によってＲＦＩＤタグＬＳＩ１００の動作チェックをおこなう場合について説明する。ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００の動作チェックとは、リーダ・ライタ機器１２０から送信される無線信号を正しく受信できる環境ではない、または、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００自体に故障があるなどの要因からＲＦＩＤシステムを正常に利用できない状態を検出する処理である。【００６９】
図９は、ＲＦＩＤタグＬＳＩの動作チェック機能を含んだリコール動作の実行手順を示すフローチャートである。ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００のリコール制御回路１１１には、図９のフローチャートに示すリコール動作に相当する状態遷移が組み込まれておいる。図９のフローチャートにおいて、まず、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００が、リーダ・ライタ機器１２０からの無線信号を受信し、パワーオンされ、起電動作に移行しているか否かを検出する（ステップＳ９０１）。【００７０】
ステップＳ９０１において、パワーオンが検出されるまで待ち（ステップＳ９０１：Ｎｏのループ）、パワーオンが検出されると（ステップＳ９０１：Ｙｅｓ）、パワーオンにともなう起電動作により、電源電圧の電位が充分に蓄積されたか否かを判断する（ステップＳ９０２）。【００７１】
ステップＳ９０２において、電源電圧が充分に蓄積されたと判断されるまで待ち（ステップＳ９０２：Ｎｏのループ）、電源電圧が充分に蓄積されると（ステップＳ９０２：Ｙｅｓ）、リコール済みか否かを判断し（ステップＳ９０３：Ｙｅｓ）、リコール済みでなければ（ステップＳ９０３：Ｎｏ）、６Ｔ４Ｃ型ＦｅＲＡＭ１１０のメモリ領域のうちの所定のアドレスのリコールを実施する（ステップＳ９０４）。一方、リコール済みであれば（ステップＳ９０３：Ｙｅｓ）、そのままコマンド待ち状態に移行し（ステップＳ９０７）、一連の処理を終了する。【００７２】
上述のステップＳ９０４においてリコール動作を実施する所定のアドレスは、あらかじめ所定のチェック用データが格納されている。したがって、つぎに、ステップＳ９０４によりリコール動作を実施して出力されたデータが所定のデータと一致するか否かを判断する（ステップＳ９０５）。【００７３】
ステップＳ９０５において、出力されたデータが所定のデータと一致する場合は（ステップＳ９０５：Ｙｅｓ）、リコール動作が正常に実行されていることが確認されたこととなり、そのままステップＳ９０６の処理に移行し、リコール全体のシーケンスを実施し（ステップＳ９０７）、リーダ・ライタ機器１２０から送信される無線信号のコマンド待ちの状態となり（ステップＳ９０６）、リコール動作を終了する。一方、出力されたデータが所定のデータと一致しない場合は（ステップＳ９０５：Ｎｏ）、リコール動作が正しく実行されていないためエラー処理に移行する。【００７４】
図９のフローチャートの処理のように、ＲＦＩＤタグＬＳＩの不揮発メモリには、一般的に自由なデータが書き込み可能であるが、特定のアドレスのみ、リリーダ・ライタ機器１２０からのアクセスを不能にし、ＬＳＩの試験時に所定のデータを書き込んでおく。リコール動作の実施は、特定のアドレスのリコール動作のみ実施し、正しい結果のみがあらわれた場合にのみ、残りの全メモリ領域にリコール動作を実施する。【００７５】
上述のような処理により、電源電圧に不安定な波形が入力された場合や、アンテナが破損した場合などにおいて、リコール動作で誤ったデータが蓄積ノードＳ１，Ｓ２に再生されるような事態を防ぐことができる。所定アドレスにおいてリコールエラーが発生した場合の処置は、以降のすべてのコマンドに対して無応答にするなど、システム要求に応じて最適化することができる。【００７６】
実施の形態１にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩ１００では、使用される周波数として、たとえば、長通信距離を実現できるＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ）を用いてもよいが、他にも、水分の影響を受けにくい１３．５６ＭＨｚ帯や１２５ｋＨｚ帯、あるいは、過去に実績のある２．４５ＧＨｚ帯など、いかなる周波数帯でも成立し、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１００のコスト低下や、そのリーダ・ライタ機器１２０との通信可能距離の改善を実現することができる。【００７７】
（実施の形態２）
つぎに、実施の形態２にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩについて説明する。図１０は、本発明の実施の形態２にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩの構成を示すブロック図である。実施の形態１にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩ１１００は、実施の形態１において説明したＲＦＩＤタグＬＳＩ１００にトリミングデータ蓄積レジスタ１１１０を追加した構成である。【００７８】
トリミングデータ蓄積レジスタ１１１０には、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１１００内のＢＧＲや、ＶＣＯ１０７などのアナログ回路の出力特性を補正する情報（トリミングデータ）が格納されている。ＲＦＩＤタグＬＳＩ１１００は、リコール動作時に、トリミングデータ蓄積レジスタ１１１０に格納された出力特性に関する情報を参照して、補正したデータを出力させる。【００７９】
このように、実施の形態２にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩ１１００は、リコール時にアナログ回路の特性を補正するトリミングデータを読み出すことにより、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１１００内のアナログ回路の出力の製造ばらつきを補正し、出力値を安定させることができる。したがって、ＲＦＩＤタグＬＳＩ１１００出力特性を安定し、歩留まりを向上させることができる。【００８０】
以上説明したように、本発明にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩおよびＲＦＩＤタグ制御方法によれば、認識可能な通信距離が拡大し、なおかつ、通信速度が上昇したため、従来よりも、リーダ・ライタ機器からの認識精度が向上する。さらに、本発明にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩによれば、ＲＦＩＤタグＬＳＩのＬＳＩ面積を縮小させることが可能になったため、従来よりも廉価に提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上のように、本発明にかかるＲＦＩＤタグＬＳＩおよびＲＦＩＤタグ制御方法は、無線によるパワー送受信、データ送受信を採用した、ＲＦＩＤタグに有用であり、特に流通業界におけるサプライチェーン・マネージメントや、製造業界における工程管理などの使用に適している。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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