射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）是一种广泛使用的无线通信技术。传统硅基RFID标签在日常生活中渗透度较广,但因其不具备光学透明性,在许多新型物联网场景中应用较为不便;同时,现有RFID标签在轻量级应用领域的安全性发展不够完善,通信安全易受威胁。本论文针对上述现存问题开展了如下工作:第一,针对传统硅基RFID标签芯片缺乏光学透明性的不足,研发了一套实验室条件下仅需5层掩膜版的透明氧化锌薄膜晶体管（Thin-Film Transistor,TFT）工艺流程。为改善氧化锌TFT暂时不具备P型器件,难以形成互补电路的短板,基于氧化锌本征缺陷与氘离子掺杂对其电学特性的影响,提出了氘离子掺杂的工艺步骤。在同一晶圆上制备出了光学透明、性能良好的增强型和耗尽型器件。第二,针对氧化锌TFT缺乏大规模透明集成电路应用的现状,基于自研氧化锌TFT新工艺进行了高频无源RFID标签中必要的模拟电路、数字电路和只读存储器模块设计与验证,实现了一款新型氧化锌TFT高频无源透明RFID标签芯片并测试成功。第三,针对国内外氧化物TFT基RFID标签研究缺乏多标签识别功能的不足,设计了氧化锌TFT工艺下的RFID ISO-14443-A协议二进制树搜索防冲突算法电路并与标签芯片成功集成,进行了成功的裸片测试与无线交互测试。在国内外众多氧化物TFT研究工作中首次以氧化锌TFT实现了可多标签识别的高频无源透明RFID标签芯片。第四,针对RFID标签在轻量级应用场景下通信安全防护不足的问题,以轻量级认证加密算法ASCON为原型,基于主从状态机嵌套和轮函数复用的架构优化思想对其进行了电路设计与低功耗设计。针对其硬件实现的旁路攻击隐患,基于隐藏技术提出了“逆向分组填充”和“随机附加延时”两种低成本防护方案,实现了低功耗、高吞吐量、小面积的RFID通信安全芯片。