探索Tag-it HF-I Plus Transponder IC：特性、规格与应用全解析

在电子科技飞速发展的今天，射频识别（RFID）技术凭借其高效、便捷的特性，在众多领域得到了广泛应用。其中，德州仪器（Texas Instruments）的Tag-it HF-I Plus Transponder IC以其卓越的性能和丰富的功能，成为了工程师们在RFID设计中的热门选择。作为一名资深电子工程师，我在硬件设计开发领域积累了丰富的经验，今天就带大家深入了解这款芯片。

文件下载：rf-hdt-ajlc.pdf

芯片概述

基本信息

Tag-it HF-I Plus Transponder IC属于德州仪器13.56 MHz产品家族，它基于ISO/IEC 15693标准（用于非接触式集成电路卡，即邻近卡）和ISO/IEC 18000 - 3标准（用于物品管理）。该芯片为各种可用的嵌体形状奠定了基础，这些嵌体被用作消耗性智能标签，广泛应用于需要快速准确识别物品的市场，如资产标签、电子票务、防伪、分销物流和供应链管理、建筑门禁徽章、快递包裹递送、航空公司登机牌和行李处理等。

工作原理

要使该芯片正常工作，需要一个带有天线的阅读器来向应答器发送命令并接收其响应。阅读器的命令可以是寻址模式或非寻址模式，应答器遵循“阅读器先发言”原则，即在阅读器发送请求之前不会传输数据。

功能特性

通信模式

• 下行链路通信：阅读器与应答器之间的通信采用ASK调制指数，范围为10% - 30%或100%，数据编码采用“1 out of 4”或“1 out of 256”的脉冲位置调制。
• 上行链路通信：根据ISO 15693标准，应答器向阅读器的通信可以通过一个副载波（ASK调制）或两个副载波（FSK调制）实现。两种模式（ASK和FSK）都可以在高或低数据速率下运行，应答器会以阅读器询问的模式进行响应，并支持所有通信参数组合。此外，上下行链路采用帧同步和CRC校验和保护，确保数据传输的准确性。

唯一标识符与防碰撞机制

每个Tag-it HF-I应答器都有一个“唯一”地址（UID），存储在两个64位长的块中，这些块在工厂进行编程和锁定。这个UID可以用于唯一地寻址每个应答器，实现阅读器与应答器之间的一对一交换。同时，芯片还实现了防碰撞机制，允许同时读取多个应答器，并能够在短时间内通过其唯一地址对大量应答器进行盘点。

额外功能

除了ISO 15693标准定义的功能外，Tag-it HF-I Plus Transponder IC还支持一系列额外的特定功能，为客户提供了更多的应用灵活性。例如，每个用户内存块都有一个额外的“工厂锁定”位，允许在生产过程中对每个块进行工厂锁定；德州仪器还允许将库存命令与其他命令组合使用，增加了系统的灵活性。

内存组织

用户数据通过非易失性EEPROM硅技术写入和读取到内存块中。每个块都可以由用户单独编程，并可以锁定以保护数据不被修改。一旦数据被“锁定”，就无法再更改。用户内存为2 kbit，组织成64个块，每个块32位。同时，芯片支持两级块锁定：用户单独锁定（U）或在制造过程中对工厂编程数据进行单独锁定（F）。

命令集

该芯片的命令集包括ISO 15693强制命令、可选命令以及德州仪器自定义命令。例如，库存命令（Inventory）用于识别和读取应答器的信息；读取单块命令（Read_Single_Block）用于读取单个内存块的数据；写入单块命令（Write_Single_Block）用于向单个内存块写入数据等。在使用写和锁定命令时，需要将ISO 15693定义的请求标志的选项标志（位7）设置为1，并在阅读器发送帧结束（EOF）以请求应答器响应之前，确保编程时间不少于10 ms。

规格参数

电气规格

• 绝对最大额定值：包括天线输入电流（最大10 mA）、天线输入电压（最大10 V）、存储温度（-40°C - 125°C）、结温（最大150°C）和ESD抗扰度（HBM模式下ANT1、ANT2、TDAT、GND引脚为3.0/2.0 kV）。
• 推荐工作条件：工作温度范围为 -40°C - 85°C，载波频率为13.56 MHz，天线输入电压在未调制载波频率下为2.5 V - Vlim，LC电路阻抗为6.5 kΩ - 15.5 kΩ。
• 电气特性：输入电容为2.4 pF，工作电源电流最大为50 μA，上行链路调制指数为0.1 - 0.3，限幅器钳位电压最大为10 V，数据保留时间在55°C下为10年，写入和擦除耐久性在25°C下为100 000次循环。

机械规格

• 晶圆规格：晶圆直径为200 mm ± 0.3 mm（8英寸），厚度为711 μm，划线宽度为110 μm，衬底电气连接为VSS电位，每个晶圆的完整管芯数量为16422个。不同型号的晶圆在研磨、切割后的厚度有所不同。
• 管芯规格：天线焊盘和测试焊盘的尺寸、位置有明确规定，键合焊盘的金属化材料为ALCu 0.5%，厚度为0.95 μm，管芯尺寸（包括划线）为1406 1226 μm ± 15 μm，（不包括划线）为1296 1116 μm ± 15 μm，顶面钝化材料为SiNi，厚度为1.1 μm。
• 凸块规格：凸块材料为NI覆盖AU（化学工艺），高度为25 μm ± 10%或20 μm ± 3 μm，硬度大于HV 450或HV 35 - 80，表面粗糙度小于1 μm或小于3 μm，剪切强度大于150 cN或大于290 cN。

运输、包装与存储

批次定义与晶圆标识

一批晶圆是指在假定均匀条件下从同一扩散批次生产的一定数量的晶圆，偶尔一批等于25个晶圆。每个晶圆都通过激光标记进行标识，有两个标记，分别遵循特定的命名规则，并且晶圆映射文件与晶圆ID相关联。

包装方式

• 晶圆包装：晶圆被包装在晶圆运输盒中，最多可装25个晶圆，该盒子被放置在带有硅胶的防静电防潮袋中，然后再放入双层纸箱中。
• 切割晶圆包装：切割后的晶圆安装在箔片上，并放置在标准8英寸圆盘晶圆框架上。多个切割晶圆可以使用特殊塑料容器存储，最多可装25个，同样放置在带有硅胶的防静电防潮袋和双层纸箱中；单个切割晶圆则使用特殊塑料容器存储，然后放在防静电防潮袋和纸箱中。

条形码标签与存储条件

条形码标签贴在包装盒、晶圆容器和带有映射文件的CD上。晶圆在存储时应保持原包装，存储温度为20°C ± 5°C，环境为干燥的N2或湿度为40% - 60%的干燥空气，存储时间最长为6个月。

注意事项

法规与安全

RFID系统属于射频传输设备，因此受国家和国际法规的约束。在销售任何此类设备或系统之前，必须从相关审批机构获得设备授权。同时，所有操作Tag-it HF-I Plus Transponder IC的人员都必须遵守基本安全规定和本文件中概述的安全预防措施。

保修与责任

德州仪器的“销售和交付通用条款”适用。如果因不当使用、未经授权的组装和操作、使用有缺陷的安全设备、未遵守本文件中的说明、未经授权的更改、监测不足或不可抗力等原因导致的产品缺陷、人员伤害和财产损失，保修和责任索赔将无效。

静电放电危害

电子设备可能会被静电能量破坏，因此在处理芯片时必须采取防静电措施。

Tag-it HF-I Plus Transponder IC凭借其丰富的功能、严格的规格和完善的包装存储方案，为RFID应用提供了可靠的解决方案。作为电子工程师，我们在设计时需要充分考虑其特性和注意事项，以确保系统的稳定运行。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。