RFID设计方案百家争鸣

本文作者:admin       点击: 2006-10-08 00:00
前言:

RFID商机诱人,除了整合大厂的争奇斗艳,也吸引了不少新进厂商的竞相投入。阅读器、标签和天线这3个基本的独立元素,早已是百家争鸣;如今,这波战火已延烧至内部元器件的较劲儿上,不少自有专利工艺的“硬底子”元器件供应商,皆表态跃跃欲试。以下兹就一些在RFID相关领域有所着墨的厂商重点扫描一番。
  
瑞萨科技:倾力开发最薄的RFID核心卷标

谈到RFID标签芯片,就不能不提到瑞萨科技;两年前名噪一时的μ-Chip系列,近期又有了最新的动向。RKT101xxxMU μ-Chip,诉求新产品厚度不超过85μm,比以往产品厚度减少一半以上,号称是全球最薄的RFID芯片核心卷标(Inlet);这是缘于其善用公司既有铝芯片(Chip On Aluminum, COA)类核心标签的构装技术,并发展芯片薄化与薄晶安装技术。细言之,若要最大厚度不超过85μm,须减少RDIF芯片厚度至45μm,同时外部传输天线厚度也要保持在15μm以下。当芯片植入于塑料或纸制卡片中,或附加在各种不同的标签或贴纸上时,理想厚度使核心标签得以降低凸起的情况,并进一步使核心标签可用于更薄的媒介上。

瑞萨表示,目前大部分RFID核心标签厚度介于180μm~250μm之间,导致核心标签植入于塑料或纸制卡片时,可能造成凸块。此类凸块会影响片卡的外观,并容易受各种机械应力之影响。因应市场对植入RFID核心卷标于更薄媒介(含纸张)的需求,超薄核心标签的市场也将持续成长。为及早因应以上市场的需求,瑞萨科技已发展出RKT101xxxMU超薄核心标签,厚度不超过85μm。RKT101xxxMU是量产中RKT101系列的最新成员,该系列相较于瑞萨现行HKT100系列μ-Chip核心卷标,延伸传输距离增加1.5倍之多。

此外,该芯片部分无梯阶的平直化设计,使平直度亦有改善。当IC芯片连结于外部天线时,芯片部分形成一个梯阶(step);这是因为凸块封装是利用执行外接天线和集成电路芯片,阳极的线路图结构表面是和集成电路芯片用天线直接连贯,所导致的IC凸起。让表面变平坦的方法很多,在此使用RKT101xxxMU 在芯片部分之外的天线区域,覆盖一层与IC芯片厚度相同的应力分布片,以使整个核心标签平坦无碍。这可避免客户使用时机械应力集中在芯片部分上,并改善机械可靠度。拜RKT101 xxxMU之赐,芯片以外的区域被相同厚度的应力分布片所覆盖,使核心标签全面平直化。如此可以防止对芯片造成机械应力,同时降低成本,成功制造出低价格的核心卷标。

英飞凌:争食RF之外,
聚焦“安全识别”控制


在NXP宣布“RFID芯片入选美国国务院电子护照计划”之前,英飞凌即已抢先宣布赢得了美国政府价值数百万美元的订单,为全新电子护照提供高安全性集成电路。据英飞凌主动发布的消息指称,他们已为20多个开始启用电子护照或开始测试该技术的国家提供安全识别芯片,包括:德国、中国香港、挪威和瑞典。

在新护照嵌入一颗智能卡芯片,能安全地存储护照上的印刷信息,支持自动身份验证、更快的通关检查和更强的边境保护和安全。今年年底,估计美国政府签发的所有新护照都将为电子护照。另外,英飞凌还为美国国防部签发的安全识别卡,以及一些国家提供电子身份凭证内置安全芯片,如意大利、芬兰、阿拉伯联合酋长国、中国香港、澳大利亚和比利时等。

在过去10年中,美国共签发了6700多万本有效期为10年的护照。美国政府估计,电子护照推出的第一年内将签发高达1,500万本新护照,是目前世界范围内最大的电子护照项目。每本新护照将采用一枚由防护材料保护的芯片。该芯片包含护照上印刷信息的加密版本,包括:持有者的姓名、生日、有效期以及个人数码照片。数码照片支持跨境时的面部识别技术,以鉴别护照持有者的身份。

该电子护照设计了多个安全层,以保护持有者的隐私。其中基本存取控制(BAC)需要边境控制官员首先用扫描仪扫描护照,以读取加密信息,然后才授权电子读卡器读取芯片上储存的数据。数据可在距读卡器约4英寸(10cm)距离内进行传输。除了防护材料和BAC,英飞凌芯片内部还包括50多种独立安全机制,其中包括面向数据加密的高级计算方法,以保证个人数据的私密性。英飞凌芯片上的安全机制还包括芯片表面的主动防护屏蔽以及帮助防止非授权人员读取芯片上内容的传感器。
  
Broadcom:RFID助跑,
“安全处理器”概念成形


通信大厂Broadcom(博通)公司也不甘人后,于日前推出保障个人身份验证应用安全性的首款集成RFID技术的安全处理器──BCM5890,并意在借助“可信赖身份验证计划”(Trusted Authentication Initiative),促进安全保障技术在实体访问、逻辑访问和非接触式支付应用中的迅速普及。新器件用来在实体访问、逻辑访问(访问PC或网络)以及非接触式支付应用中保障个人身份验证过程的安全性,可消除生物识别、非接触式技术等身份验证技术的一些固有安全弱点,因而可增强这些技术的使用效果。

今天,实体访问、逻辑访问和金融支付交易的数字化程度越来越高,这种方式固然实现了前所未有的方便性,但它同时也使个人和公司暴露在更大的风险之中,身份盗窃、隐私侵犯和人身伤害时有耳闻。BCM5890标榜与通常的处理器不同,采用特殊的安全运行模式,可保护在处理器上运行的软件和安全密钥免遭窜改或盗窃。任何系统,只要实施了生物识别、非接触式技术等身份验证措施,使用BCM5890安全处理器都会非常有益。

为了帮助合作伙伴将安全证书和应用迅速移植到BCM5890安全处理器上,Broadcom还推出了完整性平台,制造商可以用这个平台开发个人身份验证产品。这个开发平台由一套工具和基于标准的应用编程接口(API)组成,其中包括公用密钥加密标准PKCS11,可减少客户的软件开发工作,从而缩短客户产品的上市时间。移植到Broadcom完整性平台上的证书可以在BCM5890以及未来的Broadcom安全处理器上无缝运行。

Broadcom的完整性平台可管理多个证书,因此可以在一个平台上实现多种个人身份验证。为此,Broadcom公司正在与RSA Security公司合作,以将市场领先的RSA SecurID技术嵌入到BCM5890安全处理器中。RSA SecurID技术完全嵌入BCM5890以后,基于BCM5890的解决方案就可以接受RSA SecurID Ready认证了。获得这一认证表明,企业客户拥有了本机RSA SecurID支持,而且这种支持可以随时激活。

BCM5890安全处理器基于ARM技术,满足FIPS Level 3的要求,能够运行安全和非安全应用。BCM5890中嵌入了非接触式RFID标签,可用于采用13.56MHz(ISO14443和ISO15693)或125kHz频率的系统。BCM5890芯片还带有一套主机接口,非常适用于实体访问、逻辑访问和非接触式支付应用中的多种客户端程序和基础软件。据Broadcom宣称,HID Global也已经决定将其Prox和iCLASS实体访问证书移植到BCM5890安全处理器上。HID非接触式阅读器基础设施遍布世界,拥有广大的用户群。有了HID Global与Broadcom的合作,未来基于BCM5890架构的个人访问产品就可以与HID阅读器互操作。

Melexis:为专利传感技术寻找新机遇

同样以混合信号IC见长的Melexis也不例外,产品集中在低频和高频部分。Melexis RFID产品营销经理Gilles Cérède表示,拜沃尔玛强势推动EPC(915MHz)之赐,美国RFID应用增长势头旺盛,如今离实现“单一标签在5美分以下”的目标,已然不远。而这正是RFID市场要蓄积爆炸性增长的必要条件。他并预言,明年将有机会迎来这一激动时刻。至于欧洲方面,RFID尚在初生阶段;以125kHz和134kHz低频应用为主流;例如动物识别主要是以134kHz为标准,也是用途最广的频段。

Melexis认为该市场的增长动力来自于汽车防盗感应器(transponder)应用,但这股力道已趋于平稳。“一些存取应用也可以在125kHz开展,但由于ISO15693规范已定,存取的频段也逐渐向13.56MHz的高频移动。”Cérède说。他提到,未来低频应用在欧洲几乎不太可能再有所增长,且5年内有下滑的趋势;倒是13.56MHz的高频应用较为看好,随着在楼宇或交通存取控制的普及(ISO15693),以及越来越多的电子票证使用(ISO14443),只要安全无虞、付款机制也健全,将可望大规模启动,也是Melexis最为看好的一块。
至于超高频,Cérède指出由于欧洲通常会采用与美规兼容的标准,故估计1-2年后也将在泛欧推展。回过头来看亚洲,Melexis相信它也将是高频市场主要的腹地。首先,亚洲是欧美重要的贸易伙伴,为了便于出口,将尽力覆盖所有热门高频和超高频的频段。即便如此,Cérède认为最主要的推力还是来自于消费应用的内部市场,例如第一线的存取控制和电子票证。假如银行和政府能起到带头作用,和付款的相关应用将会急遽窜升。

他补充道,尽管RFID标签将会快速铺天盖地而来,但条形码在未来10年仍会存在,因为:纸上印刷永远要比芯片标签便宜,且不是每个人都愿投资大量金钱去转换截然不同的系统。“不过,超高频对于存货和物流的附加价值明显,只要单件物品的价值超过10元美金,则RFID标签本身的成本就不算什么,且所带来的效益绝对物超所值”,Cérède揭密说。

擅长传感器技术的Melexis剖析,若要为供应链发挥真正的附加价值,用来感测标签的IC也是不可或缺的角色,自然也得益于RFID雨露均沾的庞大商机。然而,IC中这个感测系统必须极具价格竞争力,且须视最终应用的不同而加以分门别类,才得以保持RFID在物流途中或高价值物品中一贯的感测能力,因此,在数量上会略逊于基本RFID标签。Cérède并透露,要保持感测精确度,可从芯片设计端开始着手摒除干扰、电源和噪音问题;未来Melexis还计划开发独立的RFID IC产品──虽然现阶段仍未正式列入排定的产品组合中。
  
结语

若放大格局从整个RFID系统设计来看,阅读器和标签旁边的天线设计是第一步,它是整个RFID系统的根本;其次是IC的选择,因为它对识读效能的好坏至关重要,当然,这和供应商本身是否拥有优异的模拟工艺,有着密不可分的关系。在芯片大厂各出奇招的布局下,应如何选择“最佳解决方案”?直白地说,还是端看选购者的个别需求而定。只有最适,没有最佳。