專利名稱：用于減少功率消耗的集成電路卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路卡，更具體地說，涉及與外部裝置通信的集成電路卡。
背景技術(shù)：
從20世紀(jì)20年代信用卡出現(xiàn)開始，包括現(xiàn)金卡、信用卡、身份證、安全卡以及百貨公司信用卡的各種卡片已經(jīng)被廣泛使用。近來，集成電路IC卡，也可稱為微型計算機，因為其方便、穩(wěn)定或多功能已經(jīng)引起了廣泛注意。
IC卡是一種信用卡大小的塑料卡，其附有一張薄半導(dǎo)體裝置。典型地，IC卡提供比傳統(tǒng)磁條卡更高的安全等級并且不易丟失存儲的數(shù)據(jù)。通常，IC卡是具有與傳統(tǒng)磁卡或信用卡相同厚度和大小的塑料卡，其形成在一種厚度大約為0.5mm的板上芯片(Chip-On-Board)(COB)上。
IC卡被分為接觸型IC卡和非接觸型IC卡。非接觸型IC卡還可分為非接觸型IC卡(CICC)和遠程耦合通信卡(RCCC)。對于CICC，通信范圍在0至2mm，載頻為4.9157MHz。對于RCCC，通信范圍為0至10cm，載頻為13.56MHz。
根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國際電子技術(shù)委員會(IEC)的規(guī)范規(guī)定了非接觸型卡。例如，ISO/IEC 10536規(guī)定了CICC，并且ISO/IEC 14443規(guī)定了RCCC的某些機械特性以及關(guān)于無線頻率功率、信號接口、初始化過程和防碰撞技術(shù)等的規(guī)程。根據(jù)ISO/IEC 14443，非接觸型IC卡包括用于實現(xiàn)處理和/或存儲功能的集成電路(IC)。非接觸型IC卡不使用電池，并且通過與鄰近的耦合裝置或讀卡器的感應(yīng)耦合提供信號和功率的相互交換。與非接觸型IC卡相連的讀卡器使用射頻(RF)場產(chǎn)生能量場并且向非接觸型IC卡發(fā)送功率。
圖1A和1B示出了根據(jù)ISO/IEC 14443的用于A型接口的通信信號的一個例子。圖1A中顯示的信號示出了從讀卡器向非接觸型IC卡發(fā)送的信號，并且圖1B示出了從非接觸型IC卡向讀卡器發(fā)送的信號。在ISO/IEC 14443中描述了這兩種通信信號聯(lián)系(A類型或B類型)。根據(jù)ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)的A類型的、從讀卡器向非接觸型IC卡的通信采用幅移鍵控(ASK)100％調(diào)制方法和修正的密勒碼方法。從讀卡器發(fā)送到非接觸型IC卡的信號具有fc/128，即，106kbps的比特率或數(shù)據(jù)率。從非接觸型IC卡到讀卡器的發(fā)送信號以曼徹斯特碼被編碼，并且以開閉鍵控(OOK)方法被解調(diào)。例如，在韓國索爾(Seoul)的地鐵或公共汽車上，使用A類型通信信號聯(lián)系方法的卡片根據(jù)從讀卡器接收的ASK調(diào)制信號以規(guī)則的時間間隔產(chǎn)生定時，并且處理逐位發(fā)送/接收的數(shù)據(jù)。
圖2示出了在本發(fā)明的至少一個實施例中從讀卡器向IC卡發(fā)送的數(shù)據(jù)的暫停間隔。當(dāng)從IC卡向讀卡器發(fā)送數(shù)據(jù)時，讀卡器提供的功率被穩(wěn)定地耦合到IC卡。當(dāng)從讀卡器向IC卡發(fā)送數(shù)據(jù)時，如圖2所示，包括“暫停”t2間隔。因此，存在其中從讀卡器向IC卡提供的功率被暫時中斷的幀持續(xù)時間。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個實施例中，提供一種集成電路卡，包括接口塊，執(zhí)行與外部裝置的接口功能；功能塊，執(zhí)行除接口功能之外的其他功能；以及功率控制器，控制接口塊和功能塊的功率，功率控制器周期性地以選擇方式將被提供的功率施加到功能塊。
優(yōu)選地，功能塊包括安全檢測電路，用于檢測集成電路卡的工作環(huán)境是否為異常狀態(tài)。該安全檢測電路包括多個檢測器。功率控制器選擇性地、最好以順序方式將被周期性提供的功率施加到多個檢測器。
在一個實施例中，集成電路卡還包括數(shù)據(jù)處理塊，用于處理通過接口塊發(fā)送的數(shù)據(jù)。功率控制器在與外部裝置的通信間隔期間選擇性地向數(shù)據(jù)處理塊施加將提供的功率。
在另一實施例中，功率控制器在與外部裝置的非通信間隔期間周期性和選擇性地向接口塊和多個電路塊以外的非工作電路塊施加功率。
在優(yōu)選實施例中，集成電路卡為接近型無接觸集成電路卡。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征的集成電路卡包括接口塊，執(zhí)行與外部裝置的接口功能；數(shù)據(jù)處理塊，處理通過接口塊發(fā)送的數(shù)據(jù)；安全檢測電路，檢測集成電路卡的工作環(huán)境是否處于異常狀態(tài)；以及功率控制器，控制接口塊、數(shù)據(jù)處理塊和安全檢測電路的功率，該功率控制器周期性地向安全檢測電路提供功率。
在優(yōu)選實施例中，安全檢測電路包括多個檢測器。最好，功率控制器選擇性地以順序方式向多個檢測器的一個施加功率。
在優(yōu)選實施例中，功率控制器向多個檢測器中選出的檢測器提供功率。隨后，如果啟動時間已過去，則該功率控制器選擇性地向選出的檢測器施加功率。
在優(yōu)選實施例中，因為電源被選擇性地施加到選擇的檢測器上，如果保護時間已過去，則功率控制器向下一個檢測器提供功率。
在優(yōu)選實施例中，功率控制器包括用于計數(shù)啟動時間和保護時間的計數(shù)器。
在優(yōu)選實施例中，當(dāng)接口塊與外部裝置通信時，功率控制器選擇性地向數(shù)據(jù)處理塊施加功率。通信間隔為從外部裝置接收數(shù)據(jù)的間隔。
在優(yōu)選實施例中，集成電路卡是接近型無接觸集成電路卡。


通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述，本發(fā)明的上述和其他特性和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1A和1B是描述ISO/IEC 14443的A型接口的通信信號的一個例子的視圖；圖2是描述從讀卡器發(fā)送到IC卡的數(shù)據(jù)的暫停間隔的視圖；圖3是描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的智能卡的電路結(jié)構(gòu)的視圖；圖4是描述根據(jù)圖3示出的本發(fā)明的優(yōu)選實施例在通信/非通信間隔中功率控制器對安裝在智能卡中的電路進行的功率控制的視圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的功率控制器和安全檢測電路的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖6是狀態(tài)機的狀況視圖；圖7和圖8是示出計數(shù)器產(chǎn)生的脈沖信號和控制信號發(fā)生器產(chǎn)生的控制信號的視圖；以及圖9A和圖9B示出了在本發(fā)明的至少一個實施例中的N個檢測器中的功率消耗。
具體實施例方式
通過借助附圖將描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
在本發(fā)明的不同實施例中，具有信用卡大小的智能卡或塑料卡片將作為一個實例被描述，所述智能卡或塑料卡片具有通過使智能卡安裝有微處理器、卡操作系統(tǒng)、安全模塊、記憶器等能夠處理特殊事務(wù)的集成電路芯片，但是本發(fā)明可應(yīng)用于不同類型的集成電路卡和與外部裝置通信的電子裝置。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的智能卡的電路結(jié)構(gòu)的視圖。智能卡100是接近型無接觸IC卡，該IC卡符合ISO/IEC 14443標(biāo)準(zhǔn)。該智能卡100包括連接于總線101的RF接口110、CPU 120、ROM 130、RAM 140、編碼器150、隨機數(shù)發(fā)生器160、安全檢測電路170和功率控制器180。即使在圖3中未示出，但是智能卡100還可包括電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)和串行輸入/輸出(SIO)接口和時鐘發(fā)生器。
圖4是描述根據(jù)在圖3所示的本發(fā)明的一個實施例在通信/非通信間隔中由功率控制器對安裝在智能卡中的電路進行功率控制的視圖。圖4示出根據(jù)圖3所示的本發(fā)明的至少一個實施例、安裝在智能卡100中的電路在通信/非通信間隔內(nèi)通過功率控制器180控制功率。
如上所述，當(dāng)智能卡100從外部裝置——例如讀卡器——接收數(shù)據(jù)時，因為存在暫停間隔，所以不能向智能卡提供穩(wěn)定的功率。為了確保讀卡器100的穩(wěn)定工作，在本發(fā)明的至少一個實施例中，在通信間隔中不必要的功率消耗被最小化。如下所述，雖然通信間隔是指在讀卡器和智能卡100之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的間隔，但是可被定義為從讀卡器向智能卡100發(fā)送數(shù)據(jù)的間隔，包括暫停間隔。
參考圖3和4，功率控制器180將與在通信間隔中的通信相關(guān)的電路塊，例如RF接口110和RAM 140，設(shè)置為正常狀態(tài)。功率控制器將與通信無關(guān)的電路塊中無需工作的電路塊，例如CPU 120、ROM 130、編碼器150和隨機數(shù)發(fā)生器160，設(shè)置為待機狀態(tài)。編碼器150包括多個執(zhí)行復(fù)雜操作的門，因此消耗大量的電流。此外，因為隨機數(shù)發(fā)生器160被設(shè)計為以極高速工作以產(chǎn)生隨機數(shù)，所以其消耗大量電流。
在被設(shè)置為待機狀態(tài)的CPU 120、ROM 130、編碼器150以及隨機數(shù)發(fā)生器160的功率消耗接近于0，因此智能卡100的功率消耗被最小化。
通常，為避免未被授權(quán)的用戶的潛入，智能卡100包括多個安全檢測器。只要向智能卡100提供電源，安全檢測器就應(yīng)該被設(shè)置為工作狀態(tài)。在本發(fā)明的至少一個實施例中，功率控制器180在通信間隔內(nèi)停用所有的安全檢測器以最小化功率消耗并且順序地使啟動它們。
再次參考圖3和4，功率控制器180將在非通信間隔中與數(shù)據(jù)處理相關(guān)的電路塊設(shè)置為正常狀態(tài)。例如，如果從外部裝置接收并且存儲在RAM 140中的數(shù)據(jù)被編碼并且被再次存儲在RAM 140中，則將CPU 120、RAM 140以及編碼器150設(shè)置為正常狀態(tài)。即使暫時被禁止也應(yīng)該始終處于工作狀態(tài)但是又不影響操作的電路塊——如安全檢測電路170——均被設(shè)置為功率節(jié)省狀態(tài)。設(shè)置在功率節(jié)省狀態(tài)的電路塊最好以順序方式被啟動。如果除了安全檢測電路170以及當(dāng)前操作所需的電路塊以外的其他電路塊均被設(shè)置為功率節(jié)省狀態(tài)，則智能卡100在非通信間隔內(nèi)的功率消耗將被進一步減少。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的功率控制器180和安全檢測電路170的結(jié)構(gòu)的方框圖。
參考圖5，安全檢測電路170包括五個檢測器171至175。功率檢測器171檢測從外部裝置(例如讀卡器)提供的電壓電平，并且當(dāng)檢測電壓不在規(guī)定范圍內(nèi)時，輸出檢測信號。頻率檢測器172檢測主時鐘信號的頻率，并且當(dāng)檢測到的頻率不在規(guī)定范圍內(nèi)時，輸出檢測信號。溫度檢測器173檢測智能卡100周圍的溫度，并且如果檢測的溫度高于或者低于預(yù)定溫度范圍，則輸出檢測信號。
當(dāng)用作芯片表面的保護層的二氧化硅層被磨損掉，并且芯片被暴露在光線下時，暴露(exposure)檢測器174輸出檢測信號。當(dāng)上層金屬是金屬4并且被磨損掉時，金屬4檢測器175輸出檢測信號。在圖5中，僅描述了5個示范性檢測器171至175，但是用于檢測入侵者的攻擊或工作狀態(tài)的不正常狀態(tài)的不同檢測器均可被包括在智能卡100中。此外，當(dāng)從檢測器171至175中的至少一個輸出了檢測信號時，安全檢測電路170停止智能卡100的操作，并且電路170還可包括用于告知入侵者闖入的控制器。
功率控制器180產(chǎn)生控制信號DEN1至DEN5以啟動或禁止安全檢測電路170中的檢測器171至175，該功率控制器180包括計數(shù)器181和控制信號發(fā)生器182。
計數(shù)器181產(chǎn)生具有預(yù)定時間間隔的脈沖信號EN_END和GO_END，并且產(chǎn)生控制信號以控制計數(shù)器181和檢測器171至175。
圖6示出使用根據(jù)本發(fā)明實施例的狀態(tài)機的狀態(tài)視圖。圖7和8是示出本發(fā)明的至少一個實施例中的控制信號發(fā)生器產(chǎn)生的控制信號和計數(shù)器產(chǎn)生的信號的定時圖。計數(shù)器181產(chǎn)生的脈沖信號和控制信號發(fā)生器182產(chǎn)生的控制信號DEN1至DEN5示于圖7和圖8中。
參考圖5和6，如果先復(fù)位智能卡100，則功率控制器180進入空閑狀態(tài)。如果智能卡100被穩(wěn)定并且進入功率節(jié)省模式，則功率控制器180將被轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻e保護狀態(tài)。在空閑保護狀態(tài)，功率控制器180使控制信號DEN1至DEN5無效以禁止所有的檢測器171至175。如果功率控制器180通知計數(shù)器181其被轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo狀態(tài)，則計數(shù)器181執(zhí)行計數(shù)操作，并且如果保護時間結(jié)束，則輸出保護結(jié)束脈沖GD_LAST。隨后，狀態(tài)轉(zhuǎn)變完成以執(zhí)行功率節(jié)省模式。
最初，功率控制器180將功率檢測器171轉(zhuǎn)變?yōu)閱訝顟B(tài)。用于啟動電壓檢測器171的控制信號DEN1被激活，并且其他控制信號DEN2至DEN5被無效。計數(shù)器181響應(yīng)于控制信號發(fā)生器182的控制開始計數(shù)，并且如果啟動時間結(jié)束，則輸出啟動結(jié)束脈沖EN_LAST。功率控制器180通過啟動結(jié)束脈沖EN_LAST將功率檢測器171從啟動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo狀態(tài)。如果從啟動結(jié)束脈沖信號EN_LAST出現(xiàn)的那點開始保護時間已過去，則計數(shù)器181產(chǎn)生保護結(jié)束脈沖信號GD_LAST。功率控制器180通過保護結(jié)束脈沖GD_LAST將頻率檢測器172轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo狀態(tài)。在這個過程中，功率控制器180重復(fù)地將所有檢測器171至175從啟動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo狀態(tài)。保護是一種用于當(dāng)關(guān)于檢測器的啟動狀態(tài)被轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)于下一檢測器的另一個啟動狀態(tài)時避免臨時電壓升高的保護間隔。
因此，智能卡100不直接涉及通信間隔內(nèi)的通信，而是順序地啟動應(yīng)該一個接一個地處于工作狀態(tài)的電路塊，以最小化通信間隔內(nèi)的功率消耗。因此，在電源不穩(wěn)定的間隔內(nèi)，智能卡的穩(wěn)定工作不能被保證。
此外，當(dāng)智能卡100處于工作狀態(tài)時，圖6示出的功率控制器180的狀態(tài)機183重復(fù)地被執(zhí)行，并且最小化在非通信間隔以及通信間隔內(nèi)檢測器171至175中的功率消耗。
如果當(dāng)功率控制器180執(zhí)行功率節(jié)省模式時，智能卡100被臨時設(shè)置為停止模式，則從功率控制器180產(chǎn)生圖8中所示的控制信號。
參考圖8，當(dāng)功率控制器180處于頻率檢測器啟動狀態(tài)時，即，當(dāng)控制信號DEN2是處于激活狀態(tài)時，如果停止模式信號STOP被激活為高電平，則功率控制器180被轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷簷z測器保護狀態(tài)以使控制信號DEN2無效。如果停止模式信號STOP被無效為低電平，則功率控制器180再次被轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率檢測器啟動狀態(tài)。
如9A和9B示出在本發(fā)明的至少一個實施例中的N個檢測器的功率消耗。假設(shè)一個檢測器消耗100μA功率，則如圖9A所示，當(dāng)N個檢測器在啟動狀態(tài)時，在檢測器上的功率消耗為N×100μA。然而，根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例的智能卡順序地啟動N個檢測器，并且在特定點檢測器的最大功率消耗為100μA。因此，功率消耗可以被減少至1/N。
在非接觸智能卡上，諸如讀卡器的外部裝置的通信范圍與智能卡的功率消耗成反比。因此，如果智能卡的功率消耗被減小，則通信距離將增加。
如果上述功率節(jié)省模式被用于除了在非通信間隔和通信間隔內(nèi)直接與數(shù)據(jù)處理相關(guān)的電路塊以外的其他電路塊上，則智能卡的功率消耗可以被減少。
在本發(fā)明的實施例中，在非通信間隔以及通信間隔內(nèi)被提供到檢測器的功率可以減小1/N，因此智能卡的功率消耗被減小。
盡管本發(fā)明是參照其特定的示例性實施例來示出和描述的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由所附權(quán)利要求及其等價物所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進行形式和細節(jié)方面的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種集成電路卡，包括接口塊，執(zhí)行對多個外部裝置的接口功能；功能塊，執(zhí)行除了接口功能以外的功能；以及功率控制器，選擇性地控制至接口塊和功能塊的功率施加以及從接口塊和功能塊的功率去除。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電路卡，其中功能塊包括安全檢測電路，檢測集成電路卡的工作環(huán)境是否處于異常狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的集成電路卡，其中安全檢測電路包括多個檢測器。
4.如權(quán)利要求3所述的集成電路卡，其中功率控制器選擇性地向多個檢測器周期性地、以順序方式施加功率。
5.如權(quán)利要求1所述的集成電路卡，還包括數(shù)據(jù)處理塊，用于處理通過接口塊通信的數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的集成電路卡，其中功率控制器在與外部裝置的通信間隔期間選擇性地控制被提供給數(shù)據(jù)處理塊的功率。
7.如權(quán)利要求6所述的集成電路卡，其中功率控制器在與外部裝置的非通信間隔期間選擇性地將功率施加到接口塊和多個電路塊以外的非工作電路塊上。
8.如權(quán)利要求1所述的集成電路卡，其中集成電路卡是接近型非接觸集成電路卡。
9.一種集成電路卡，包括接口塊，執(zhí)行與外部裝置的接口功能；數(shù)據(jù)處理塊，處理通過接口塊發(fā)送的數(shù)據(jù)；安全檢測電路，檢測集成電路卡的工作環(huán)境是否處于異常狀態(tài)；以及功率控制器，控制接口塊、數(shù)據(jù)處理塊和安全檢測電路的功率，其中功率控制器周期性地向安全檢測電路提供功率。
10.如權(quán)利要求9所述的集成電路卡，其中安全檢測電路包括多個檢測器。
11.如權(quán)利要求10所述的集成電路卡，其中功率控制器周期性地、以順序方式向多個檢測器的一個提供功率。
12.如權(quán)利要求11所述的集成電路卡，其中功率控制器向從多個檢測器中選擇的檢測器提供功率，并且如果啟動時間已流逝，則選擇性地向選擇的檢測器施加功率。
13.如權(quán)利要求12所述的集成電路卡，其中因為電源沒有被提供給選擇的檢測器，所以如果保護時間已經(jīng)過，則功率控制器向下一個檢測器提供功率。
14.如權(quán)利要求13所述的集成電路卡，其中功率控制器包括計數(shù)啟動時間和保護時間的計數(shù)器。
15.如權(quán)利要求9所述的集成電路卡，其中當(dāng)接口塊與外部裝置通信時，功率控制器選擇性地向數(shù)據(jù)處理塊施加功率。
16.如權(quán)利要求15所述的集成電路卡，其中通信間隔是從外部裝置接收數(shù)據(jù)的間隔。
17.一種集成電路卡，包括多個電路塊；以及功率控制器，控制被包括于在通信間隔內(nèi)與外部裝置相互作用的電路塊中的、從與通信無關(guān)的其他電路塊選出的電路塊組。
18.如權(quán)利要求17所述的集成電路卡，其中電路塊組是在通信間隔內(nèi)不工作的電路塊。
19.如權(quán)利要求17所述的集成電路卡，其中其他電路塊組是不順次工作的電路塊。
20.如權(quán)利要求17所述的集成電路卡，其中集成電路卡是接近型非接觸集成電路卡。
21.如權(quán)利要求17所述的集成電路卡，其中與在通信間隔內(nèi)和外部裝置的通信相關(guān)的電路塊處于工作狀態(tài)。
22.如權(quán)利要求17所述的集成電路卡，其中功率控制器順序地啟動其他的電路塊組，并且在啟動時間過去后使啟動的電路塊無效。
23.如權(quán)利要求22所述的集成電路卡，其中因為啟動的電路塊被無效，所以功率控制器啟動下一個電路塊直到保護時間過去。
24.如權(quán)利要求17所述的集成電路卡，其中通信間隔是用于從外部裝置接收數(shù)據(jù)的間隔。
全文摘要
一種集成電路卡，包括接口塊，用于執(zhí)行與外部裝置的接口功能；以及功率控制器，用于控制用于檢測工作環(huán)境是否處于異常狀態(tài)的安全集成電路的功率，功率控制器周期性和選擇性地將功率施加到安全集成電路上。因此，集成電路卡的功率消耗被減小；并且與外部裝置無接觸通信的集成電路卡的穩(wěn)定工作可以在延長通信距離的情況下被保證。
文檔編號G06K19/077GK1763772SQ200510113710
公開日2006年4月26日 申請日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者成赫晙, 金基烈 申請人:三星電子株式會社