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RFID晶片粉末登場

   



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。」





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。

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。


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