解析卓捷创芯的一项逆天的模拟信号处理专利技术

众所周知，卓捷创芯科技在半导体芯片设计领域的核心技术是超低功耗的无线通讯技术，它最先在中国国家专利局和美国国家专利局获得授权的一项专利，就鲜明地体现了这样的技术特点。哪怕是在业界无人不知的基础电路模块带隙基准电压电路上也发明了一项小到皮安级（10^-12，小数点后面11个零）电流的电路处理技术。

脑补一下最简单的技术背景。带隙基准电压模块，因其输出电压值在半导体导带内电子的最低能量与价带上电子的能量差（对不起诸位，还需要进一步脑补一下固态物理和量子物理两门课）这个数值上达到对温度的完美补偿，即零温度系数，而得名。因为它不随温度漂移而被广泛用作芯片上所有信号处理所需要的基准，就像一根测量中的标尺一样。由于是一切信号的基准，那么它的输入控制信号也就不可有的了，否则输入信号的基准又在哪里呢？所以，这是一个没有输入信号而且要自动启动的电路，这就是一个问题。

世界上所有带隙基准电路的烦恼就是它不启动。一个带隙基准不启动的芯片，就是一块死芯片，所有的信号处理都胎死腹中，啥都做不了。而让带隙基准可靠启动，是需要花一定的电流的，特别是启动之前和启动之后，这样的电流耗费构成了电路系统最基本的功耗的一部分。卓捷创芯在物联网领域推出的射频识别标签芯片，是纯被动式的无源芯片，即芯片在没有电池供电的条件下完成所有通讯功能。

卓捷创芯所面对的，是一个机会，即做出一项突破性技术创新的机会。

借用爱因斯坦相对论所带来的哲学思想，无数电路设计工程人员所不懈追求的电路世界的信噪比(即信号与噪声的比值)都是相对的，只有噪声是绝对的；就像狭义相对论里质量,能量和时间都是相对的，只有光速是绝对的一样，电子器件中因为布朗运动和能带跃迁（请进一步读一下固态物理教程）的缘故，热噪声和1/F散射噪声无处不在。

中国国家专利局和美国专利局分别授权的发明专利"一种带隙基准自启动电路及无源射频标签"，中国专利号ZL 2012 1 0101131.X ，和 'BANDGAP REFERENCE SELF-STARTING CIRCUIT AND A PASSIVE RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION TAG', US 9,195,924 B2, 即是基于这样的一个指导思想。其充分利用了两个背靠背反向连接的MOS管自上而下的简单连接结构而造成的MOS管沟道关断的特性，在关断条件下极其微弱的噪声电流对带隙启动的关键节点的有着不可避免的电荷堆积作用，在几微秒到几十微秒的时间内达到对启动关键节点的电压反转，从而唤醒了整个带隙基准电路，即达到了启动效果。更进一步的，在电路完成启动之后，输出带隙电压被反馈回启动关键节点处的控制开关，从而用NMOS管的正逻辑正式切断了启动电路，于是在带隙基准模块启动并工作后的所有时间内，启动电路本身并不消耗任何电流，而该模块启动付出的代价，仅仅是皮安级(十的负十二次方)的电流，比超低功耗信号处理模块所运用的电流小了三个数量级！

该电路技术已经被卓捷创芯成功运用在数千万乃至上亿颗的无源被动式芯片的带隙基准启动电路中，简单、绝妙、而又十分牢靠的起到了上电启动作用。它的逆天之处在于大胆的选用了人见人恨、但是无处不在的噪声信号进行启动控制的关键技术，该专利申请在中国专利局和美国专利局的审核过程中都做到了完全免答辩的顺利授权。