RFID晶片粉末登場
‧科學人 2008/04/14
射頻識別標籤中的晶片可做到多小？日本日立公司已研發出像塵埃一樣小的晶片，功能不只是取代傳統條碼，甚至可應用於防偽技術。
【文／霍恩亞克；翻譯／王怡文】
重點提要
■射頻識別（RFID）標籤是一種取代條碼的電子產品，現在越來越常見了。例如，將它們用在標示貨運棧板和圖書館的書籍，也是遠端收費系統的關鍵元件。
■日立製作所做出可用於RFID標籤的微型晶片，並且已發表一款肉眼幾乎看不到的晶片雛形。
■日立公司有意將上述新晶片裝入高價憑證，例如禮券、門票和證券，做為防偽之用。
(照片提供／科學人)
2005年日本愛知博覽會，湧入了2200多萬名參觀者，沒有人能持假門票入場，實際上，想偽造門票是不可能的，因為每張門票都內含一個邊長0.4、厚0.06公釐的微型射頻識別（RFID）晶片，它以無線電波發出一個專屬的識別號碼給入口的掃描器。
製作該晶片的日立製作所如今還想把尺寸進一步縮小，去年他們發表了一款可用的晶片，邊長僅0.05公釐，厚度只有0.005公釐。這款晶片雛形小到幾乎看不見，面積只有博覽會門票晶片的1/64，卻納入了相同的功能。它小到能嵌入普通紙張。這預言了一個時代的來臨──幾乎每樣東西都能精心加上標籤，然後不需接觸就能被掃描器讀取。
在東京，該晶片的設計者、日立中央研究所的宇佐美光雄（Mitsuo Usami）舉起一小瓶液體，微笑地指著在裡面打轉的顆粒，它們就像午後陽光下的塵埃那樣閃閃發亮。他興奮地說：「這是世界上最小的RFID晶片。」
微型化的吸引力
早在這次的尺寸突破之前，含晶片與天線的RFID標籤就被喻為供應鏈的革命力量。比起人們熟悉的直線條碼，RFID標籤的成本較高，但它們仍被視為比條碼更有效率的替代品；好的RFID標籤不需人工掃描或轉到特定方向就能讀取。近年來，沃爾瑪之類的大型零售業者已經引進RFID標籤，希望能節省數十億美元的盤點與勞工成本。其他成長中的應用包括電子收費系統、大眾運輸票券與護照，有些人甚至已將這種晶片植入手掌，可以更方便進出家門、控管電腦。
但日立研發這款新晶片的主要目的是用在防偽技術，它可嵌入高價值的憑證，例如有價證券、音樂會入場券、禮券和現金，宇佐美光雄和同事相信，晶片越小，就越不著痕跡，他說：「隨著精細的高科技產品越來越便宜，紙做的東西就越容易偽造。儘管電子付費已日漸普及，支票用起來還是非常方便。」
愛知博覽會用的晶片名為μ晶片，跟其他「被動式」RFID晶片一樣，運作簡單且不需電池或電源。當晶片和連接在一起的天線（通常是細絲狀）嵌入物品時，就會對掃描器發出的2.45GHz微波產生回應，將儲存在唯讀記憶體（ROM）中獨一無二的128位元識別號碼轉為訊號反射回去，掃描器就會從資料庫（可設在世界上任何地方）檢查識別碼，立即鑑定物品。
日立指出，μ晶片可用來識別「兆兆」種物品，因為128位元設計提供的識別碼組合幾乎數不盡，有1038種。每一個識別碼本身並無意義，但當它符合資料庫的一個欄位時，就能叫出使用者預先設定給這顆晶片的任意資訊。而正在研發中的更小晶片，名為粉末LSI晶片（LSI意為大型積體電路），儲存的也是128位元識別碼。
μ晶片和粉末晶片都是發展自宇佐美光雄的願景，這位資深電路工程師在看到i-mode手機廣告後，就草繪出這個願景（i-mode是日本電信巨人NTT在1999年推出的服務，他們的先進設備能讓使用者用手機連結網際網路）。宇佐美光雄想像出一套由微型RFID晶片及伺服器組成的網路：把RFID晶片裝入小型裝置，基本上裡頭除了一個用來傳給伺服器的識別碼以外，什麼也沒有。伺服器接收到合法識別碼後，就會提供各種人們可能想用的功能。這個概念類似今日的「網雲運算」，把原本應該儲存在個人電腦的應用程式放在別的地方，再透過網際網路來使用。
宇佐美光雄因此將注意力轉向創造出小到能裝入任何東西的RFID晶片，基於市場考量，它也必須是便宜、簡單又安全。他已略懂微型晶片的研發，早在1990年代，他就設計出一款內嵌微晶片的非磁條式超薄電話卡，由於晶片有加密功能，因此能提供安全性。這款嵌入式晶片邊長4公釐，厚0.25公釐。
但宇佐美光雄想要做得更小，首先得搞清楚晶片最小的功能需求為何，於是他求助任職於日立系統開發研究所的安全專家寶木和夫。他們兩人長談一番之後，宇佐美光雄判斷：只要使用128位元的識別碼，就足以把設計做得非常簡單，但仍可提供非常多位數的組合。同時，這個做法也能確保安全性，因為儲存在ROM的資訊無法被修改。他也剔除了所有不必要的功能，保留下的除了ROM之外，就只有簡化的無線電射頻電路（用來和天線互動）、一個整流電路（用來管理電流），以及一個時脈電路（用於晶片內運作的同步化，以及晶片運作和掃描器間的協調）。
諷刺的是，宇佐美光雄實現縮小微晶片的最大挑戰並非技術。當時（現在也是）傳統晶片研發總喜歡加大記憶體和晶片功能，宇佐美光雄提出的精簡設計，無異是違反潮流。日立商業部門大力反對，他們希望晶片納入可改寫的加密功能。如果得不到該部門的財務支持，宇佐美光雄的點子將會永遠停留在紙上。
但是一位意料之外的人士介入了。當時日立的研究開發本部部長淺井彰二郎看到這項計畫的潛力，承諾資助μ晶片雛形產品的製造（μ這個希臘字母代表微米），條件是宇佐美光雄必須能回收所有成本。將晶片用來防偽滿足了這個條件，μ晶片在2005年愛知博覽會的成功，說服了日立讓宇佐美光雄繼續實現縮小的構想。
【完整內容，請參閱科學人2008年第74期4月號】
射頻識別標籤中的晶片可做到多小？日本日立公司已研發出像塵埃一樣小的晶片，功能不只是取代傳統條碼，甚至可應用於防偽技術。
【文／霍恩亞克；翻譯／王怡文】
重點提要
■射頻識別（RFID）標籤是一種取代條碼的電子產品，現在越來越常見了。例如，將它們用在標示貨運棧板和圖書館的書籍，也是遠端收費系統的關鍵元件。
■日立製作所做出可用於RFID標籤的微型晶片，並且已發表一款肉眼幾乎看不到的晶片雛形。
■日立公司有意將上述新晶片裝入高價憑證，例如禮券、門票和證券，做為防偽之用。
(照片提供／科學人)
2005年日本愛知博覽會，湧入了2200多萬名參觀者，沒有人能持假門票入場，實際上，想偽造門票是不可能的，因為每張門票都內含一個邊長0.4、厚0.06公釐的微型射頻識別（RFID）晶片，它以無線電波發出一個專屬的識別號碼給入口的掃描器。
製作該晶片的日立製作所如今還想把尺寸進一步縮小，去年他們發表了一款可用的晶片，邊長僅0.05公釐，厚度只有0.005公釐。這款晶片雛形小到幾乎看不見，面積只有博覽會門票晶片的1/64，卻納入了相同的功能。它小到能嵌入普通紙張。這預言了一個時代的來臨──幾乎每樣東西都能精心加上標籤，然後不需接觸就能被掃描器讀取。
在東京，該晶片的設計者、日立中央研究所的宇佐美光雄（Mitsuo Usami）舉起一小瓶液體，微笑地指著在裡面打轉的顆粒，它們就像午後陽光下的塵埃那樣閃閃發亮。他興奮地說：「這是世界上最小的RFID晶片。」
微型化的吸引力
早在這次的尺寸突破之前，含晶片與天線的RFID標籤就被喻為供應鏈的革命力量。比起人們熟悉的直線條碼，RFID標籤的成本較高，但它們仍被視為比條碼更有效率的替代品；好的RFID標籤不需人工掃描或轉到特定方向就能讀取。近年來，沃爾瑪之類的大型零售業者已經引進RFID標籤，希望能節省數十億美元的盤點與勞工成本。其他成長中的應用包括電子收費系統、大眾運輸票券與護照，有些人甚至已將這種晶片植入手掌，可以更方便進出家門、控管電腦。
但日立研發這款新晶片的主要目的是用在防偽技術，它可嵌入高價值的憑證，例如有價證券、音樂會入場券、禮券和現金，宇佐美光雄和同事相信，晶片越小，就越不著痕跡，他說：「隨著精細的高科技產品越來越便宜，紙做的東西就越容易偽造。儘管電子付費已日漸普及，支票用起來還是非常方便。」
愛知博覽會用的晶片名為μ晶片，跟其他「被動式」RFID晶片一樣，運作簡單且不需電池或電源。當晶片和連接在一起的天線（通常是細絲狀）嵌入物品時，就會對掃描器發出的2.45GHz微波產生回應，將儲存在唯讀記憶體（ROM）中獨一無二的128位元識別號碼轉為訊號反射回去，掃描器就會從資料庫（可設在世界上任何地方）檢查識別碼，立即鑑定物品。
日立指出，μ晶片可用來識別「兆兆」種物品，因為128位元設計提供的識別碼組合幾乎數不盡，有1038種。每一個識別碼本身並無意義，但當它符合資料庫的一個欄位時，就能叫出使用者預先設定給這顆晶片的任意資訊。而正在研發中的更小晶片，名為粉末LSI晶片（LSI意為大型積體電路），儲存的也是128位元識別碼。
μ晶片和粉末晶片都是發展自宇佐美光雄的願景，這位資深電路工程師在看到i-mode手機廣告後，就草繪出這個願景（i-mode是日本電信巨人NTT在1999年推出的服務，他們的先進設備能讓使用者用手機連結網際網路）。宇佐美光雄想像出一套由微型RFID晶片及伺服器組成的網路：把RFID晶片裝入小型裝置，基本上裡頭除了一個用來傳給伺服器的識別碼以外，什麼也沒有。伺服器接收到合法識別碼後，就會提供各種人們可能想用的功能。這個概念類似今日的「網雲運算」，把原本應該儲存在個人電腦的應用程式放在別的地方，再透過網際網路來使用。
宇佐美光雄因此將注意力轉向創造出小到能裝入任何東西的RFID晶片，基於市場考量，它也必須是便宜、簡單又安全。他已略懂微型晶片的研發，早在1990年代，他就設計出一款內嵌微晶片的非磁條式超薄電話卡，由於晶片有加密功能，因此能提供安全性。這款嵌入式晶片邊長4公釐，厚0.25公釐。
但宇佐美光雄想要做得更小，首先得搞清楚晶片最小的功能需求為何，於是他求助任職於日立系統開發研究所的安全專家寶木和夫。他們兩人長談一番之後，宇佐美光雄判斷：只要使用128位元的識別碼，就足以把設計做得非常簡單，但仍可提供非常多位數的組合。同時，這個做法也能確保安全性，因為儲存在ROM的資訊無法被修改。他也剔除了所有不必要的功能，保留下的除了ROM之外，就只有簡化的無線電射頻電路（用來和天線互動）、一個整流電路（用來管理電流），以及一個時脈電路（用於晶片內運作的同步化，以及晶片運作和掃描器間的協調）。
諷刺的是，宇佐美光雄實現縮小微晶片的最大挑戰並非技術。當時（現在也是）傳統晶片研發總喜歡加大記憶體和晶片功能，宇佐美光雄提出的精簡設計，無異是違反潮流。日立商業部門大力反對，他們希望晶片納入可改寫的加密功能。如果得不到該部門的財務支持，宇佐美光雄的點子將會永遠停留在紙上。
但是一位意料之外的人士介入了。當時日立的研究開發本部部長淺井彰二郎看到這項計畫的潛力，承諾資助μ晶片雛形產品的製造（μ這個希臘字母代表微米），條件是宇佐美光雄必須能回收所有成本。將晶片用來防偽滿足了這個條件，μ晶片在2005年愛知博覽會的成功，說服了日立讓宇佐美光雄繼續實現縮小的構想。
【完整內容，請參閱科學人2008年第74期4月號】
posted by James at 11:05 PM
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