用于RFID的持久節(jié)點(diǎn)

背景技術(shù)：
本發(fā)明通常涉及射頻識別(RFID)設(shè)備或者標(biāo)簽領(lǐng)域，尤其是包括一個或多個持久節(jié)點(diǎn)的RFID設(shè)備。以標(biāo)記、鑲嵌、帶式的形式或其他形式的RFID應(yīng)答器(在這里通常被稱為“標(biāo)簽”)被廣泛用于將對象和標(biāo)識碼關(guān)聯(lián)起來。標(biāo)簽通常包括一個或多個帶有模擬和/或數(shù)字電子電路的天線，該模擬和/或數(shù)字電子電路包括通信電子設(shè)備(例如RF收發(fā)器)、數(shù)據(jù)存儲器(用于存儲一個或多個標(biāo)識碼)、處理邏輯(例如微控制器)和一個或多個狀態(tài)存儲設(shè)備?？梢允褂肦FID標(biāo)簽的應(yīng)用的示例包括行李跟蹤、存貨控制或跟蹤(例如在倉庫中)、包裹跟蹤、建筑物或車輛的訪問控制，等等。RFID標(biāo)簽有3種基本類型。無源標(biāo)簽是波束供電設(shè)備，其從閱讀器產(chǎn)生的無線電波提煉操作所需要的能量。為了通信，無源標(biāo)簽創(chuàng)建反射到閱讀器并且由閱讀器讀取的區(qū)域的反射率變化。這通常被稱為持續(xù)的電波反向散射。電池供電的半無源標(biāo)簽也從閱讀器接收和反射無線電波；但是，電池獨(dú)立于從閱讀器接收電力而為標(biāo)簽供電。具有獨(dú)立電源的有源標(biāo)簽包括用于發(fā)送的其自身的射頻源。閱讀器，有時被稱為詢問器，包括用于發(fā)送RF信號至標(biāo)簽的發(fā)送器和用于接收標(biāo)簽調(diào)制信息的接收器。發(fā)送器和接收器可以合并為能夠使用一個或多個天線的收發(fā)器。閱讀器和標(biāo)簽之間的通信由空中接口協(xié)議來定義，例如(不限于)：(i)用于860MHz-960MHz通信的EPC全球的EPC射頻標(biāo)識協(xié)議Class-1Generartion-2UHFRFID協(xié)議，1.2.0版本(http://www.epcglobalinc.org/)(在下文中被稱為“UHFGen2標(biāo)準(zhǔn)”)；(ii)UHFGen2標(biāo)準(zhǔn)的修改，用于在高頻(“HF”)上的操作，例如13.56MHz；和(iii)ISO/IEC18000-6信息技術(shù)-用于項(xiàng)目管理的射頻標(biāo)識-第6部分：860MHz-960MHz空中接口通信的參數(shù)，修訂1：C類的擴(kuò)展和A類、B類的更新。每一上述協(xié)議基于所有目的通過引用合并于此。例如這些協(xié)議的通信協(xié)議可以要求在接收電力短暫下降期間，無源標(biāo)簽操作定時電路或者保持標(biāo)志值，接收電力短暫下降可發(fā)生在閱讀器在發(fā)送頻率間跳躍時。例如，UHFGen2標(biāo)準(zhǔn)要求標(biāo)志SL、S1、S2和S3持續(xù)，而不要求標(biāo)志S0持續(xù)。均轉(zhuǎn)讓給Alien科技公司(“Alien”也是本發(fā)明的受讓人)的美國專利No.6,942,155和申請日為2009年4月7日的未決美國申請No.12/420,009基于所有目的通過引用合并于此，提供持久標(biāo)志和節(jié)點(diǎn)的各種教導(dǎo)。其它的或者相關(guān)的技術(shù)由以下專利提出(其中每一個基于所有目的通過引用合并于此)：美國專利No.7,259,654；美國專利No.7,710,798；和美國專利No.7,215,251。根據(jù)本文的教導(dǎo)應(yīng)該很清楚，持久標(biāo)志為位、字符或者其它指示符，持久標(biāo)志用信號通知某條件的發(fā)生。持久標(biāo)志可以被存儲在提供狀態(tài)存儲設(shè)備的持久節(jié)點(diǎn)中。持久節(jié)點(diǎn)是被初始化到某值的電路，并且從持久節(jié)點(diǎn)讀取的該值可以在以后的某個時間改變。可以使用一個或多個合并的參考文獻(xiàn)中的持久節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)持久標(biāo)志。作為示例，使用持久節(jié)點(diǎn)，持久標(biāo)志可以基本上被實(shí)現(xiàn)為定時器。例如在ISO/IEC18000-6c規(guī)范中，每一標(biāo)志具有兩個值中的一個。對于標(biāo)志S1，S2，或S3為“A”或者“B”，對于標(biāo)志SL為“有效”或者“無效”。無源RFID標(biāo)簽會失去電源1只要閱讀器被關(guān)閉的時間段比標(biāo)簽?zāi)軌蛑С謴墓β孰娙莨?yīng)電流的時間長。目前已知的在狀態(tài)存儲設(shè)備中實(shí)現(xiàn)狀態(tài)存儲位或者標(biāo)志的方法包括使用FET(場效應(yīng)晶體管)對電容器充電/放電，從而在截止?fàn)顟B(tài)中穿過FET的泄露確定狀態(tài)存儲位的放電時間。因?yàn)镕ET(處于截止?fàn)顟B(tài))的高阻抗依賴于寄生效應(yīng)，當(dāng)電源關(guān)閉(例如閱讀器停止發(fā)送)時，狀態(tài)存儲設(shè)備通過未知且變化很大的泄露電流來消除其電荷。因此，這些實(shí)施方式會引起電容器過快地耗盡電流或者允許電容器保持電荷的時間太久。所以，在這些實(shí)施方式中，狀態(tài)存儲時間可以隨著環(huán)境溫度(例如，在寒冷的倉庫中對比在炎熱的倉庫中，標(biāo)簽將具有不同的狀態(tài)存儲時間)而改變，并可以根據(jù)處理變化(來自在半導(dǎo)體晶片和IC制造工藝中處理操作的變化)而改變，該變化可以從幾秒鐘到幾個小時。已知的減小電流放電設(shè)備的變化的方法是使用校準(zhǔn)方法保持FET晶體管柵偏壓，阻止電容器以給予充分恒定電流的電壓放電；另一個已知的減小該變化的方法是調(diào)整設(shè)備以最小化處理變化。由于額外的半導(dǎo)體IC制造工藝或者提供校準(zhǔn)電路的額外電路區(qū)域，這些已知方法會導(dǎo)致電路定時的顯著變化或者巨大的額外成本。圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的示例，其使用薄氧化物電容器作為RFID標(biāo)簽的狀態(tài)存儲設(shè)備。圖1中的狀態(tài)存儲設(shè)備11包括n溝道FET12，其具有耦合到電源電壓Vdd(或者耦合到提供從電壓源得到的電壓的另一個充電或放電節(jié)點(diǎn))的漏極，其柵極14耦合到處理邏輯(未示出)，以對在節(jié)點(diǎn)19處耦合到FET12的源極的電容器15和16充電或者不充電。電容器15和16也耦合到Vss(其可以接地)。FET12充當(dāng)開關(guān)，由提供給柵極14的信號所控制，對電容器15和16充電或者不充電。電容器16是薄柵氧化物電容器，由于其薄電介質(zhì)而提供大部分電容，并且由于隧道效應(yīng)還允許電流通過電介質(zhì)；電容器16被設(shè)置于包括狀態(tài)存儲設(shè)備11的半導(dǎo)體IC(集成電路)的襯底中。電容器15是制造于位于襯底之上的金屬和絕緣體層中的電容器，因此電容器15被稱為金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器。電容器16的電容值比電容器15的電容值大。節(jié)點(diǎn)19可以被認(rèn)為是狀態(tài)存儲設(shè)備11的狀態(tài)輸出，該輸出耦合到平衡感測放大器18的一個輸入端，平衡感測放大器18也從被制造為與電容器15和16相等地匹配的一組電容器15A和16A接收輸入。電容器15A和16A保持在完全放電狀態(tài)，平衡感測放大器18確定節(jié)點(diǎn)19的輸出是否超過電容器15A和16A的完全放電狀態(tài)。平衡感測放大器18被實(shí)現(xiàn)為電流鏡電路，其依賴于節(jié)點(diǎn)19是否超過了電容器15A和16A的完全放電狀態(tài)，而在一個方向或者另一方向上翻轉(zhuǎn)輸出。平衡感測放大器允許放電至非常低的水平，節(jié)點(diǎn)放電的時間取決于電容器15和16的總電容值、在高溫下穿過FET12的半導(dǎo)體泄漏、以及在低溫下穿過電容器16的氧化物的泄漏。放電時間從由穿過FET12的泄漏所限定的高溫下低于1秒到由電容器16的泄露所限定的低溫下高于120秒的范圍內(nèi)變化。由于放電至很低的水平，處理變化也近似于因數(shù)5，保持適當(dāng)?shù)某志霉?jié)點(diǎn)持續(xù)時間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
在一個實(shí)施例中，本發(fā)明的狀態(tài)存儲設(shè)備提供給持久節(jié)點(diǎn)針對半導(dǎo)體制造工藝變化和溫度變化方面良好的性能，由于電路尺寸更小且不需要像現(xiàn)有技術(shù)中那樣的任何昂貴的調(diào)整，因而能夠以更低的成本獲得該良好的性能。在一個實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽可以包括狀態(tài)存儲設(shè)備，該狀態(tài)存儲設(shè)備包含耦合到處理邏輯的開關(guān)、耦合到開關(guān)和差分感測電路的隧穿設(shè)備，差分感測電路具有耦合到隧穿設(shè)備的第一輸入和耦合到預(yù)定參考電壓的第二輸入。隧穿設(shè)備的放電時間被設(shè)置為由隧穿電流確定。用于實(shí)現(xiàn)該目的的示例隧穿設(shè)備是厚度為10埃至50埃的薄二氧化硅層。示例隧穿設(shè)備為低電壓CMOS處理的柵氧化層。柵氧化層是在半導(dǎo)體制造處理中最嚴(yán)格限制和控制的參數(shù)之一，因此使用當(dāng)前的半導(dǎo)體制造處理技術(shù)可以精確地控制隧穿電流。隧穿電流不是基本恒定的，而是隨著構(gòu)造上的電壓而改變。參見ModelingCMOSTunnelingCurrentsThroughUltrathinGateOxideDuetoConduction-andValence-BandElectronandHoleTunneling，Wen-ChinLee，Member，IEEE，andChenmingHu，F(xiàn)ellow，IEEE.IEEETRANSACTIONSONELECTRONDEVICES，VOL.48，NO.7，JULY2001.可以通過選擇電容器的大小、隧穿設(shè)備的大小、啟動電壓和可以為預(yù)定參考電壓的終端電壓，來設(shè)計隧穿設(shè)備的放電時間。通過使用非常低泄漏的開關(guān)例如非常長的柵MOS設(shè)備，與隧穿電流相比，開關(guān)泄漏電流是可忽略的。因?yàn)樗泶╇娏骺梢韵鄬Κ?dú)立于環(huán)境溫度，以及氧化物厚度或者柵氧化物厚度通常被嚴(yán)格控制，本實(shí)施例導(dǎo)致高性能、針對持久節(jié)點(diǎn)或者狀態(tài)存儲設(shè)備相對廉價的解決方案，在提供或者不提供電源給RFID應(yīng)答器的情況下，持久節(jié)點(diǎn)或者狀態(tài)存儲設(shè)備可以持續(xù)計時。在一個實(shí)施例中，通過將放電電流降低到由隧穿設(shè)備提供的非常低的但是可預(yù)計的電流，預(yù)定參考電壓可以被設(shè)置為超過隧穿設(shè)備的完全放電電壓的值，并且可以由參考電壓發(fā)生器提供該預(yù)定參考電壓，該預(yù)定參考電壓不需要非常低，不需要針對平衡設(shè)備被測量，并且不要求包括任何隧穿設(shè)備。在一個實(shí)施例中，開關(guān)可以是以足夠長的溝道制成的FET，使得穿過該FET的泄漏電流是可忽略的。在一個實(shí)施例中，RFID應(yīng)答器可以包括：RF(射頻)收發(fā)器，其包括耦合到一個或多個天線的發(fā)射器和接收器兩者；以及處理邏輯，耦合到RF收發(fā)器；以及第一開關(guān)，耦合到第一參考電壓；以及電容，耦合到開關(guān)；以及隧穿設(shè)備，耦合到開關(guān)并且與電容并聯(lián)耦合。該RFID應(yīng)答器還包括差分感測電路，在第一節(jié)點(diǎn)處耦合到電容和隧穿設(shè)備。第一節(jié)點(diǎn)是電荷存儲節(jié)點(diǎn)。差分感測電路確定第一節(jié)點(diǎn)處的電壓是否高于可以由參考電壓發(fā)生器生成的預(yù)定參考電壓，其中，在一個實(shí)施例中，該參考電壓發(fā)生器不包括任何隧穿設(shè)備。此外，預(yù)定參考電壓可以高于狀態(tài)存儲設(shè)備中的隧穿設(shè)備電容的完全放電電壓。差分感測電路在第一節(jié)點(diǎn)處的電壓高于預(yù)定參考電壓時指示第一狀態(tài)，并且在第一節(jié)點(diǎn)處的電壓低于預(yù)定參考電壓時指示第二狀態(tài)。開關(guān)可以耦合到處理邏輯以便于以與這里提到的諸如為EPC協(xié)議或者ISO/IEC規(guī)范的已知協(xié)議一致的方式確定何時以及是否對電容充電。隧穿設(shè)備可以包括薄柵氧化物，其將隧穿設(shè)備的第一柵極從半導(dǎo)體集成電路的襯底中的第一襯底區(qū)域分離。還可以將電容設(shè)置在襯底中并且電容包括厚柵氧化物，其將第二柵極從半導(dǎo)體集成電路的襯底中的第二襯底區(qū)域分離，其中第二柵極和第二襯底區(qū)域作為電容的極板。隧穿設(shè)備和電容可以在一電壓范圍內(nèi)放電，由該范圍的一端處的第一參考電壓和預(yù)定參考電壓來定義該電壓范圍，預(yù)定參考電壓可以高于接地電壓，并且隧穿設(shè)備和電容可以繼續(xù)放電至低于預(yù)定參考電壓的電壓。預(yù)定參考電壓可以由耦合到第一參考電壓、接地電壓和感測電路的參考電壓發(fā)生器來生成；在一個實(shí)施例中，參考電壓發(fā)生器不包括任何隧穿電容，并且由此獨(dú)立于隧穿電容的操作而生成預(yù)定參考電壓。在一個實(shí)施例中，該電容具有比隧穿設(shè)備基本上更大的面積。在一個實(shí)施例中，該電容具有比隧穿設(shè)備基本上更大的電容值。在一個實(shí)施例中，隧穿設(shè)備是薄氧化物電容，其具有比該電容基本上更小的面積。在一個實(shí)施例中，隧穿設(shè)備是薄氧化物電容，其具有比該電容基本上更小的電容值。開關(guān)可以耦合到處理邏輯并且可以包括場效應(yīng)晶體管，該場效應(yīng)晶體管選擇性地對電容和隧穿設(shè)備充電。在一個實(shí)施例中，電容的大部分的放電是通過穿過薄柵氧化物的隧穿電流來完成的并且開關(guān)中的場效應(yīng)晶體管具有長的溝道長度以使得在操作溫度范圍上穿過場效應(yīng)晶體管的漏電流是可以忽略不計的。在一個實(shí)施例中，操作溫度范圍從-25至+40攝氏度。在一個實(shí)施例中，操作溫度范圍從-25至+85攝氏度。本發(fā)明的電容充電狀態(tài)形成定時器，該定時器在RFID應(yīng)答器的電力喪失期間持續(xù)工作。定時器可以將標(biāo)志狀態(tài)存儲與環(huán)境溫度基本獨(dú)立的預(yù)定時間期。例如，本發(fā)明提供的預(yù)定時間期可以與從-25至+40℃的溫度變化基本獨(dú)立。在一個實(shí)施例中，預(yù)定時間期可以大于0.5秒并且小于120秒，以及在另一個實(shí)施例中預(yù)定時間期大于0.5秒并且小于20秒。在一個實(shí)施例中，預(yù)定時間期可以大于0.5秒并且小于5秒。在一個實(shí)施例中，RFID應(yīng)答器可以包括耦合到RF收發(fā)器的偶極天線，并且該偶極天線可以配置成從閱讀器接收RF信號，并且配置成反向散射響應(yīng)的RF信號至閱讀器。在一個實(shí)施例中，第一參考電壓(其耦合到開關(guān))可以是可變的，從而改變標(biāo)志狀態(tài)將保持為高的時間期。在另一個實(shí)施例中，預(yù)定參考電壓可以是可變的，從而改變標(biāo)志狀態(tài)將持續(xù)的預(yù)定時間期。在再一個實(shí)施例中，第一參考電壓和預(yù)定參考電壓都可以是可變的，從而改變預(yù)定時間期。將要保持所選時間的標(biāo)志狀態(tài)可以是超時間隔，從將標(biāo)志設(shè)置于庫中、從進(jìn)行密碼嘗試等等，開始標(biāo)記時間。到標(biāo)志到期的時間還可以取決于外部提供的電壓或者激勵，諸如入射光。在一個實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)多個持久節(jié)點(diǎn)以用于標(biāo)簽的各種功能，包括ISO18000-6c的會話標(biāo)志或者相同協(xié)議的SL標(biāo)志。在一個實(shí)施例中，標(biāo)志可以在沒有電力供應(yīng)到標(biāo)簽的周期期間僅僅放電，并且在只有它們還沒有已過期時電力變?yōu)榭捎脮r刷新。在一個實(shí)施例中，可以存在對安全協(xié)議的超時周期計時的節(jié)點(diǎn)，該安全協(xié)議要求在允許另一次密碼嘗試或者其它安全過程之前經(jīng)過時間間隔。在一個實(shí)施例中，RFID應(yīng)答器可以包括可選放電電路，該可選放電電路耦合到處理邏輯并且耦合到電荷存儲節(jié)點(diǎn)，從而響應(yīng)于來自處理邏輯的信號而對電荷存儲節(jié)點(diǎn)選擇性地放電。在一個實(shí)施例中，當(dāng)狀態(tài)存儲電路的溫度高于約40℃時，可以由隧穿電流來支配狀態(tài)存儲設(shè)備的電容電路中的電容的放電。以上概述不包括本發(fā)明所有方面的詳盡列舉。預(yù)期本發(fā)明包括所有可以從以上概述的各個方面、以及還有在以下詳述中公開的那些方面的所有適當(dāng)?shù)慕M合中實(shí)踐的所有系統(tǒng)和方法。附圖說明通過示例的方式來說明本發(fā)明，并且不限于附圖中的圖，其中，相似的附圖標(biāo)記指示相似的元件。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的狀態(tài)存儲設(shè)備的示例。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的RFID應(yīng)答器的框圖。圖3示出了可以與這里所述的RFID應(yīng)答器一起使用的RFID閱讀器的示例。圖4A是在根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的RFID應(yīng)答器中使用的狀態(tài)存儲設(shè)備的示意性框圖。圖4B是可以在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的RFID應(yīng)答器中使用的狀態(tài)存儲設(shè)備的示意性框圖。圖5A是示出了可以在RFID應(yīng)答器中使用的根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的狀態(tài)存儲設(shè)備的示例的電路示意圖。圖5B是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的可以提供諸如是Vref的參考電壓的參考電壓發(fā)生器的示例。圖5C是可以提供不同的參考電壓的參考電壓發(fā)生器的示例。圖6是電壓-時間曲線圖，其示出了電荷存儲節(jié)點(diǎn)隨著時間的放電，并且示出了預(yù)定參考電壓相對于圖6的曲線圖中的放電曲線的關(guān)系。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的通過半導(dǎo)體襯底的橫截面視圖，其中視圖示出了至少部分地設(shè)置于該襯底中的兩個電容。具體實(shí)施方式將參考下面討論的細(xì)節(jié)來描述本發(fā)明的各個實(shí)施例和方面，并且所附附圖將說明各個實(shí)施例。以下描述和附圖用于說明本發(fā)明并且不將其解釋為限制本發(fā)明。描述大量特定細(xì)節(jié)以提供本發(fā)明的各個實(shí)施例的透徹理解。但是，在某些實(shí)例中，不描述眾所周知的或者傳統(tǒng)的細(xì)節(jié)，從而提供對本發(fā)明的實(shí)施例的簡明的討論。說明書中提到的“一個實(shí)施例”或者“一實(shí)施例”表示可以將與實(shí)施例一起描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或者特性包括在本發(fā)明至少一個實(shí)施例中。出現(xiàn)在說明書中各個地方的措詞“在一個實(shí)施例中”并不必然都指同樣的實(shí)施例。在隨后的圖中所描述的過程由處理邏輯來執(zhí)行，該處理邏輯包括硬件(例如電路、專用邏輯，等等)、軟件或者二者的組合。處理邏輯可以由有限狀態(tài)機(jī)或者多個互連的有限狀態(tài)機(jī)組成。盡管下面根據(jù)某些順序操作來描述過程，但是應(yīng)該理解到可以以不同的順序來執(zhí)行所描述的操作中的某些。此外，可以并行地而非順序地執(zhí)行某些操作。本發(fā)明的狀態(tài)存儲設(shè)備可以用于存儲諸如是比特的數(shù)據(jù)到易失性存儲器單元中，并且如本領(lǐng)域所已知的，存儲的比特可以用作標(biāo)志，當(dāng)RFID應(yīng)答器或者標(biāo)簽喪失電力時，諸如當(dāng)無源RFID應(yīng)答器不再從提供電力給應(yīng)答器的閱讀器接收信號時可以在短的時間期內(nèi)保持該標(biāo)志。在一些實(shí)施例中，如這里所述，可以將狀態(tài)無源地存儲在一個或多個電容上。當(dāng)標(biāo)簽或者應(yīng)答器喪失電力時，電容由于其緩慢地放電而可以在一時間期內(nèi)保持其電荷。因而，當(dāng)閱讀器再次提供電力時，標(biāo)簽可以識別其存儲狀態(tài)或標(biāo)志，并且基于標(biāo)簽所使用的協(xié)議，諸如這里提到的EPC全球協(xié)議或者在上面提到的ISO/IEC18000-6規(guī)范而相應(yīng)地操作。在一些實(shí)施例中，可以設(shè)置狀態(tài)存儲設(shè)備以提供為預(yù)定的或者其它已知時間的存儲時間，選擇該其它已知時間以避免由于丟失的用于重置狀態(tài)存儲比特的命令而在隨后的輪詢中錯過標(biāo)簽，或者提供已知時間的其它原因。該已知時間可以提供存儲在狀態(tài)存儲設(shè)備中的比特的存儲持續(xù)時間的已知上限。如本領(lǐng)域所知曉地，狀態(tài)存儲設(shè)備中的受限的保持時間有助于防止已經(jīng)識別的標(biāo)簽再次進(jìn)入?yún)f(xié)議識別過程或者其它協(xié)議重復(fù)過程，而允許在尚未盤存達(dá)一時間期的標(biāo)簽再次進(jìn)入?yún)f(xié)議識別過程，并且由此增加盤存、計數(shù)或其它識別RFID標(biāo)簽或應(yīng)答器的過程中的吞吐量。當(dāng)設(shè)置標(biāo)志時，可以啟動該時間期，然后過程可以在隨后的時間點(diǎn)檢查標(biāo)志的狀態(tài)，或者僅在當(dāng)標(biāo)簽沒有來自閱讀器的電力的間隔時啟動放電，并且僅在可再次利用電力之前其放電到低于預(yù)定參考電壓時才認(rèn)為是超時。圖2提供了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的RFID應(yīng)答器的模塊級表示。標(biāo)簽或者應(yīng)答器201包括一個或多個天線，諸如在一個實(shí)施例中可以是偶極天線、具有末端加載的t-匹配曲折天線或者環(huán)形天線、或者本領(lǐng)域已知的其它天線的天線211。天線211耦合到RF收發(fā)器203，該RF收發(fā)器203提供包括發(fā)射器和接收器兩者的無線電電路。接收器從諸如為圖3中所示的RFID閱讀器的RFID閱讀器接收信號，并且收發(fā)器203的發(fā)射器發(fā)送信號到諸如為圖3中所示的RFID閱讀器的RFID閱讀器。RF收發(fā)器203耦合到可以以各種不同的方式來實(shí)現(xiàn)的處理邏輯205，該處理邏輯205包括微控制器或者可編程邏輯器件、或者ASIC控制電路等等。處理邏輯205耦合到RFID存儲器209并且耦合到狀態(tài)存儲設(shè)備207。標(biāo)簽201可以包括一個或多個狀態(tài)存儲設(shè)備207以存儲一個或多個狀態(tài)，每一個狀態(tài)存儲設(shè)備207針對特定狀態(tài)具有至少一個比特。在一個實(shí)施例中，標(biāo)簽201可以包括4個狀態(tài)存儲設(shè)備207，每一個接收單獨(dú)的控制信號以控制其各自的開關(guān)，如在本領(lǐng)域中已知的，由處理邏輯205提供控制信號。圖4A、4B和5A提供了可以實(shí)現(xiàn)狀態(tài)存儲設(shè)備207的電路的示例，并且在下面進(jìn)一步描述該示例。RFID存儲器209可以是非易失性存儲器，諸如光罩只讀存儲器(ROM)、電可擦(EE)可編程只讀存儲器、或者閃存或者其它能夠?yàn)閼?yīng)答器存儲信息的非易失性存儲器，如本領(lǐng)域已知的，該信息諸如是標(biāo)簽的識別號或者識別碼、以及其它信息。如本領(lǐng)域所已知的，處理邏輯205可以根據(jù)各種協(xié)議從RFID存儲器209中取回數(shù)據(jù)，在這些協(xié)議之下標(biāo)簽可以操作并且可以通過RF收發(fā)器203來發(fā)送那些識別值至閱讀器。圖3示出了可以與這里描述的任意一個RFID應(yīng)答器一起操作的RFID閱讀器的示例。例如，圖3中所示的閱讀器可以與標(biāo)簽201一起操作，該標(biāo)簽201可以包括實(shí)現(xiàn)為如圖4A、4B和5A中的任意一個所示的狀態(tài)存儲設(shè)備207。如本領(lǐng)域所已知的，閱讀器301可以包括一個或多個天線，諸如天線303，其耦合到RF收發(fā)器305。如本領(lǐng)域所已知的，RF收發(fā)器305可以耦合到處理系統(tǒng)307，其又耦合到存儲器309和輸入/輸出接口311。輸入/輸出接口311可以提供至其它系統(tǒng)的接口，諸如耦合到閱讀器301的計算機(jī)或者其它設(shè)備，從而從由閱讀器301查詢的標(biāo)簽接收數(shù)據(jù)。如本領(lǐng)域所已知的，RF收發(fā)器305可以與處理系統(tǒng)307一起操作以實(shí)現(xiàn)用于與RFID標(biāo)簽通信的任一已知協(xié)議，諸如上面提到的EPC全球協(xié)議或者上面提到的ISO/IEC協(xié)議。圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的狀態(tài)存儲設(shè)備的框圖。狀態(tài)存儲設(shè)備可以包括開關(guān)404，該開關(guān)404接收第一參考電壓412，在一個實(shí)施例中，該第一參考電壓412可以是諸如Vdd的電源電壓或者從電壓源獲得的電壓。在一個實(shí)施例中，第一參考電壓412作為充電節(jié)點(diǎn)對電容電路充電。在一個實(shí)施例中，第一參考電壓412作為充電節(jié)點(diǎn)對電容電路充電，并且在不同的時間點(diǎn)上第一參考電壓412作為放電節(jié)點(diǎn)對電容電路放電。如本領(lǐng)域中所已知的，狀態(tài)存儲設(shè)備401中的開關(guān)404包括用于接收狀態(tài)輸入信號416的輸入，該輸入用于控制由狀態(tài)存儲設(shè)備401存儲的比特或者標(biāo)志的狀態(tài)。狀態(tài)存儲設(shè)備401中的開關(guān)404耦合到節(jié)點(diǎn)408，并且節(jié)點(diǎn)408還耦合到感測放大器406和由控制信號418所控制的可選放電電路410，控制信號418可以由處理邏輯提供，以響應(yīng)于來自控制信號418的命令而選擇性地對電容電路402放電?？梢詫⒐?jié)點(diǎn)408當(dāng)作電荷存儲節(jié)點(diǎn)。狀態(tài)輸入信號416可以由處理邏輯提供，諸如處理邏輯205，這是本領(lǐng)域所已知的，并且處理邏輯205還可以提供控制信號418至可選放電電路410以引起電容電路402放電。電容電路402耦合到節(jié)點(diǎn)408，并且還耦合到第二參考電壓414，在一個實(shí)施例中該第二參考電壓414可以是諸如Vss的電源電壓。電容電路402可以包括一個或多個電容，至少部分地將每一個電容實(shí)現(xiàn)和設(shè)置在半導(dǎo)體集成電路的襯底中。在一個實(shí)施例中，電容電路可以包括以并聯(lián)方式耦合在一起的厚氧化物電容和薄氧化物電容兩者。在一個實(shí)施例中，電容電路可以包括設(shè)置在襯底中或者襯底之上的電容，作為金屬-絕緣體-金屬電容。在一個實(shí)施例中，隧穿設(shè)備可以包括不是氧化物的薄電介質(zhì)，諸如氮化硅或者其它電介質(zhì)?？梢园凑张c本領(lǐng)域已知的協(xié)議一致的方式來操作狀態(tài)存儲設(shè)備401，諸如上面提到的EPC全球協(xié)議或者ISO/IEC協(xié)議。例如，處理邏輯可以引起開關(guān)404將節(jié)點(diǎn)408充電到第一參考電壓412的閾值電壓內(nèi)，第一參考電壓412將又對電容電路402內(nèi)的電容充電。然后，處理邏輯可以關(guān)閉狀態(tài)輸入信號416以切斷開關(guān)和由此將節(jié)點(diǎn)408從第一參考電壓412中分離出來，以允許即使標(biāo)簽失去電力(諸如當(dāng)RFID閱讀器停止發(fā)送信號至包含狀態(tài)存儲設(shè)備401的無源RFID標(biāo)簽時)，電容電路412內(nèi)的電容也保持電荷。電壓節(jié)點(diǎn)408在失去電力之后隨時間過去而放電，并且在隨后的時間點(diǎn)上當(dāng)標(biāo)簽接收電力時，感測放大器406可以確定節(jié)點(diǎn)408的狀態(tài)以確定電容電路是否已經(jīng)放電，并且由此確定由狀態(tài)存儲設(shè)備401存儲的標(biāo)志或比特的狀態(tài)。圖4B示出了圖4A中所示的電路的實(shí)現(xiàn)的示例，其中將感測放大器406實(shí)現(xiàn)為包括兩個輸入的差分感測放大器，如圖4B中所示，一個輸入從節(jié)點(diǎn)408接收電壓并且耦合到節(jié)點(diǎn)408，以及另一個輸入接收參考電壓409?；诠?jié)點(diǎn)408處的電壓和參考電壓409之間的比較，差分感測放大器406A提供指示狀態(tài)存儲設(shè)備401A的狀態(tài)的輸出407，參考電壓409可以是如下面提供的示例中的預(yù)定參考電壓。圖5A示出了與圖4B的狀態(tài)存儲設(shè)備401A類似的狀態(tài)存儲設(shè)備401B的電路示意圖。已經(jīng)將開關(guān)404實(shí)現(xiàn)為互補(bǔ)的一組通過門，包括并聯(lián)耦合在第一參考電壓412和節(jié)點(diǎn)408之間的n溝道FET404B和p溝道FET404A。FET404B的柵極接收狀態(tài)輸入信號416B，并且FET404A的柵極接收狀態(tài)輸入信號416A，其為狀態(tài)輸入信號416B的反向版本。如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，操作輸入信號416A和416B以控制開關(guān)從而選擇性地對節(jié)點(diǎn)408充電，然后從而選擇性地關(guān)閉晶體管404A和404B以將節(jié)點(diǎn)408從第一參考電壓412分離出來，使得如果包含狀態(tài)存儲設(shè)備401B的標(biāo)簽失去電力，則節(jié)點(diǎn)408與第一參考電壓412分離。在一個實(shí)施例中，可以將FET404A和404B實(shí)現(xiàn)為長溝道MOSFET，從而顯著減小通過FET的漏電流以使得漏電流是可忽略的。盡管在圖5A中未示出，將理解的是圖5A中所示的電路可以可選地包括放電電路，諸如這里所描述的耦合到節(jié)點(diǎn)408、由處理邏輯所控制的放電電路410。由于狀態(tài)存儲設(shè)備401B還包括差分感測放大器或者感測電路406A，該差分感測放大器或者感測電路406A在差分感測放大器406A的一個輸入處接收節(jié)點(diǎn)408處的電壓并且接收另一參考電壓，在一個實(shí)施例中該另一參考電壓是示為參考電壓409的預(yù)定參考電壓。在一個實(shí)施例中，參考電壓409不等于參考電壓414，并且大于包括電容402A和402B的電容電路的完全放電電壓，電容402A和402B并聯(lián)耦合在節(jié)點(diǎn)408和參考電壓414之間，在一個實(shí)施例中參考電壓414可以為接地或者Vss。電容402A和402B表示圖4B中電容電路402的一個示例，并且將理解到在一個實(shí)施例中，可以通過一個或多個電容的組合來實(shí)現(xiàn)電容電路?？梢詫㈦娙輰?shí)現(xiàn)為金屬-絕緣體-金屬電容或者是與薄氧化物電容在同一襯底中的電容。在其它實(shí)施例中，可以將隧穿設(shè)備和電荷存儲電容兩者實(shí)現(xiàn)為金屬-絕緣體-金屬電容。圖7示出了包括電容402B和隧穿設(shè)備402A的半導(dǎo)體襯底的橫截面示圖，其為當(dāng)其包含電荷存儲電容和諸如薄氧化物電容的隧穿設(shè)備兩者時電容電路402的一個實(shí)現(xiàn)。如圖7中所示，隧穿設(shè)備402A包括薄柵氧化物709，其將柵電極715從n摻雜襯底區(qū)域705分離，n摻雜襯底區(qū)域705為P半導(dǎo)體襯底703內(nèi)的摻雜區(qū)域?？蛇x場氧化物區(qū)域707使諸如電容402A和402B的器件分離。電荷存儲電容402B包括柵極716，該柵極716由厚柵氧化物711從n區(qū)域707中分離。N區(qū)域705耦合到Vss或者如圖7所示的參考電壓414，并且如圖7所示，柵極715和716耦合到節(jié)點(diǎn)408。圖5B提供了可以生成諸如Vref409的預(yù)定參考電壓的參考電壓發(fā)生器的示例，如圖5A中所示，提供Vref409作為差分感測放大器406A的輸入。圖5B中所示的參考電壓發(fā)生器可以包括三個MOSFET，該三個MOSFET示為如圖5B中所示的串聯(lián)耦合在參考電壓412和參考電壓414之間的n溝道器件421、423和425。MOSFET是二極管耦合設(shè)備，其中如圖5B中所示，每一個MOSFET的柵極耦合到每一個MOSFET的漏極。將理解到，通過以圖5B中所示以不同數(shù)量的串聯(lián)的MOSFET的方式來使用不同的參考電壓產(chǎn)生器，以及通過使用不同的輸出點(diǎn)以獲得作為來自每一個不同的參考電壓發(fā)生器的輸出的不同的參考電壓，可以改變參考電壓409。復(fù)用器可以接收那些不同的參考電壓，然后處理邏輯可以在那些不同的參考電壓之間選擇以提供特定參考電壓給感測放大器406A。按照該方式，處理邏輯可以選擇不同的參考電壓，如將在以下解釋的，如結(jié)合圖6所解釋的，該不同的參考電壓將導(dǎo)致針對狀態(tài)存儲設(shè)備的不同的預(yù)定時間期。圖5C示出了參考電壓發(fā)生器的示例，其可以生成不同的參考電壓，可以將該不同的參考電壓應(yīng)用為感測放大器406A的輸入，并且由感測放大器406A將其與節(jié)點(diǎn)408上的電壓進(jìn)行比較。圖5C中的參考電壓發(fā)生器包括一系列串連的n溝道MOSFET431、433、435、437、439和441，這些MOSFET中的每一個的柵極以二極管耦合方式連接至每一個MOSFET的漏極。在該實(shí)施例中，有驅(qū)動復(fù)用器443的3個不同的輸出抽頭；其它實(shí)施例可以對更少或更多的輸出標(biāo)簽使用更少或更多的MOSFET。每一個輸出標(biāo)簽提供不同的Vref，該不同的Vref為持久節(jié)點(diǎn)提供不同的時間期?？刂菩盘?45由RFID應(yīng)答器中的處理邏輯(例如205)來控制，以選擇所需的時間期；因而，改變圖6中的Vref的位置，以提供不同的時間期。將復(fù)用器443的輸出輸入到感測放大器406A。圖6示出了在已經(jīng)將電容電路402充電至某個值之后，諸如曲線圖601中的603所示的V1，電容電路402隨著時間的放電曲線圖。電容電路如曲線圖601中的曲線602所示地隨著時間而放電。Vref605表示電壓或者圖5A中所示的預(yù)定參考電壓409。由于難于保持很低的偏壓，現(xiàn)有技術(shù)電路要求比本發(fā)明的隧穿電流相對更高的電流，因而要求穿過FET的較低電流。因此，現(xiàn)有技術(shù)電路要求相對更大的電荷存儲，以及能夠檢測非常低的放電點(diǎn)的檢測器。用于RFID應(yīng)答器中的狀態(tài)存儲設(shè)備的感測電路的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)將節(jié)點(diǎn)408與完全放電電容電路進(jìn)行比較；該值在圖6中示為V放電?？梢钥吹剑硎驹趫D5A中示出的參考電壓409的Vref605明顯高于V放電電壓。這允許差分感測放大器406A更快速和準(zhǔn)確地決定節(jié)點(diǎn)408的狀態(tài)。此外，通過如這里所描述的改變參考電壓409，使用獨(dú)立于或基本上獨(dú)立于溫度和半導(dǎo)體工藝制造變化控制隨時間的放電至準(zhǔn)確程度的電容，可以以準(zhǔn)確的方式提供用于狀態(tài)存儲設(shè)備的不同預(yù)定時間期。在之前的說明書中，已經(jīng)參考其中的特定示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明。將顯然地，可以對其作出各種修改，而不脫離如在隨后的權(quán)利要求書中給出的本發(fā)明的更廣的精神和范圍。相應(yīng)地，應(yīng)當(dāng)將說明書和附圖視為說明性的意義而非限制性的意義。