10月號特輯:RFID 設計方案群雄爭鋒

本文作者:admin       點擊: 2006-10-24 00:00
前言:
RFID商機誘人,除了前述幾家晶片大廠的爭奇鬥豔,也吸引了不少新進廠商的競相投入。閱讀器、標籤和天線這3個基本的獨立元素,早已是百家爭鳴;如今,這波戰火已延燒至內部元件的較勁上,不少自有專利技術的“硬底子”元件供應商,皆表態躍躍欲試。以下茲就一些在RFID相關領域有所著墨的廠商重點掃瞄一番。

瑞薩科技:傾力開發最薄的RFID核心標籤

談到RFID標籤晶片,就不能不提到瑞薩科技;兩年前名噪一時的μ-Chip系列,近期又有了最新的動向。RKT101xxxMU μ-Chip,訴求新產品厚度不超過85μm,比以往產品厚度減少一半以上,號稱是全球最薄的RFID晶片核心標籤(Inlet);這是緣於其善用公司既有鋁晶片(Chip On Aluminum, COA)類核心標籤的構裝技術,並發展晶片薄化與薄晶安裝技術。細言之,若要最大厚度不超過85μm,須減少RDIF晶片厚度至45μm,同時外部傳輸天線厚度也要保持在15μm以下。當晶片植入於塑膠或紙制卡片中,或附加在各種不同的標籤或貼紙上時,理想厚度使核心標籤得以降低凸起的情況,並進一步使核心標籤可用於更薄的媒介上。

瑞薩表示,目前大部分RFID核心標籤厚度介於180μm~250μm之間,導致核心標籤植入於塑膠或紙製卡片時,可能造成凸塊。此類凸塊會影響片卡的外觀,並容易受各種機械應力之影響。因應市場對植入RFID核心標籤於更薄媒介(含紙張)的需求,超薄核心標籤的市場也將持續成長。為及早因應以上市場的需求,瑞薩科技已發展出RKT101xxxMU超薄核心標籤,厚度不超過85μm。RKT101xxxMU是量產中RKT101系列的最新成員,該系列相較於瑞薩現行HKT100系列μ-Chip核心標籤,延伸傳輸距離增加1.5倍之多。

此外,該晶片部分無階梯的平直化設計,使平直度亦有改善。當IC晶片連結於外部天線時,晶片部分形成一個階梯(step);這是因為凸塊封裝是利用執行外接天線和積體電路晶片,陽極的線路圖結構表面是和積體電路晶片用天線直接連貫,所導致的IC凸起。讓表面變平坦的方法很多,在此使用RKT101xxxMU 在晶片部分之外的天線區域,覆蓋一層與IC晶片厚度相同的應力分佈片,以使整個核心標籤平坦無礙。這可避免客戶使用時機械應力集中在晶片部分上,並改善機械可靠度。拜RKT101 xxxMU之賜,晶片以外的區域被相同厚度的應力分佈片所覆蓋,使核心標籤全面平直化。如此可以防止對晶片造成機械應力,同時降低成本,成功製造出低價格的核心標籤。
 
圖:瑞薩科技μ-Chip工作原理

英飛淩:爭食RF之外,聚焦“安全識別”控制
在NXP半導體宣佈“RFID晶片入選美國國務院電子護照計畫”之前,英飛淩即已搶先宣佈贏得了美國政府價值數百萬美元的訂單,為全新電子護照提供高安全性積體電路。據英飛淩主動發佈的消息指稱,他們已為20多個開始啟用電子護照或開始測試該技術的國家提供安全識別晶片,包括:德國、香港、挪威和瑞典。

在新護照嵌入一顆智慧卡晶片,能安全地儲存護照上的印刷資訊,支援自動身份驗證、更快的通關檢查和更強的邊境保護和安全。今年年底,估計美國政府簽發的所有新護照都將為電子護照。另外,英飛淩還為美國國防部簽發的安全識別卡,以及一些國家提供電子身份憑證內置安全晶片,如義大利、芬蘭、阿拉伯聯合酋長國、香港、澳大利亞和比利時等。

在過去10年中,美國共簽發了6700多萬本有效期為10年的護照。美國政府估計,電子護照推出的第一年內將簽發高達1,500萬本新護照,是目前世界範圍內最大的電子護照專案。每本新護照將採用一枚由防護材料保護的晶片。該晶片包含護照上印刷資訊的加密版本,包括:持有者的姓名、生日、有效期以及個人數位照片。數位照片支援跨境時的面部識別技術,以鑒別護照持有者的身份。

該電子護照設計了多個安全層,以保護持有者的隱私。其中基本存取控制(BAC)需要邊境控制官員首先用掃描器掃描護照,以讀取加密資訊,然後才授權電子讀卡器讀取晶片上儲存的資料。資料可在距讀卡器約4英寸(10cm)距離內進行傳輸。除了防護材料和BAC,英飛淩晶片內部還包括50多種獨立安全機制,其中包括針對資料加密的高級計算方法,以保證個人資料的私密性。英飛淩晶片上的安全機制還包括晶片表面的主動防護遮罩以及幫助防止非授權人員讀取晶片上內容的感測器。

Broadcom:RFID助跑,“安全處理器”概念成形
通信大廠Broadcom(博通)公司也不甘人後,於日前推出保障個人身份驗證應用安全性的首款整合RFID技術的安全處理器──BCM5890,並意在借助“可信賴身份驗證計畫”(Trusted Authentication Initiative),促進安全保障技術在實體存取、邏輯存取和非接觸式支付應用中的迅速普及。新元件用來在實體存取、邏輯存取(存取PC或網路)以及非接觸式支付應用中保障個人身份驗證過程的安全性,可消除生物識別、非接觸式技術等身份驗證技術的一些固有安全弱點,因而可增強這些技術的使用效果。

今天,實體存取、邏輯存取和金融支付交易的數位化程度越來越高,這種方式固然實現了前所未有的方便性,但它同時也使個人和公司暴露在更大的風險之中,身份盜竊、隱私侵犯和人身傷害時有耳聞。BCM5890標榜與通常的處理器不同,採用特殊的安全運行模式,可保護在處理器上運行的軟體和安全密鑰免遭竄改或盜竊。任何系統,只要實施了生物識別、非接觸式技術等身份驗證措施,使用BCM5890安全處理器都會非常有益。

為了幫助合作夥伴將安全證書和應用迅速移植到BCM5890安全處理器上,Broadcom還推出了完整性平臺,製造商可以用這個平臺開發個人身份驗證產品。這個開發平臺由一套工具和基於標準的應用編程介面(API)組成,其中包括公用密鑰加密標準PKCS11,可減少客戶的軟體發展工作,從而縮短客戶產品的上市時間。移植到Broadcom完整性平臺上的證書可以在BCM5890以及未來的Broadcom安全處理器上無縫運行。

Broadcom的完整性平臺可管理多個證書,因此可以在一個平臺上實現多種個人身份驗證。為此,Broadcom公司正在與RSA Security公司合作,以將市場領先的RSA SecurID技術嵌入到BCM5890安全處理器中。RSA SecurID技術完全嵌入BCM5890以後,基於BCM5890的解決方案就可以接受RSA SecurID Ready認證了。獲得這一認證表明,企業客戶擁有了本機RSA SecurID支援,而且這種支援可以隨時啟動。

BCM5890安全處理器基於ARM技術,滿足FIPS Level 3的要求,能夠運行安全和非安全應用。BCM5890中嵌入了非接觸式RFID標籤,可用於採用13.56MHz(ISO14443和ISO15693)或125kHz頻率的系統。BCM5890晶片還帶有一套主機介面,非常適用於實體訪問、邏輯訪問和非接觸式支付應用中的多種用戶端程式和基礎軟體。據Broadcom宣稱,HID Global也已經決定將其Prox和iCLASS實體訪問證書移植到BCM5890安全處理器上。HID非接觸式閱讀器基礎設施遍佈世界,擁有廣大的用戶群。有了HID Global與Broadcom的合作,未來基於BCM5890架構的個人存取產品就可以與HID閱讀器互操作。

Melexis:為專利傳感技術尋找新機遇
同樣以混合信號IC見長的Melexis也不例外,產品集中在低頻和高頻部分。Melexis RFID產品營銷經理Gilles Cérède表示,拜沃爾瑪強勢推動EPC(915MHz)之賜,美國RFID應用成長趨勢旺盛,如今離實現“單一標籤在5美分以下”的目標,已然不遠。而這正是RFID市場要蓄積爆炸性增長的必要條件。他並預言,明年將有機會迎來這一激動時刻。至於歐洲方面,RFID尚在初生階段;以125kHz和134kHz低頻應用為主流;例如動物識別主要是以134kHz為標準,也是用途最廣的頻段。

Melexis認為該市場的增長動力來自於汽車防盜感應器(transponder)應用,但這股力道已趨於平穩。“一些存取應用也可以在125kHz開展,但由於ISO15693規範已定,存取的頻段也逐漸向13.56MHz的高頻移動。”Cérède說。他提到,未來低頻應用在歐洲幾乎不太可能再有所增長,且5年內有下滑的趨勢;倒是13.56MHz的高頻應用較為看好,隨著在樓宇或交通存取控制的普及(ISO15693),以及越來越多的電子票證使用(ISO14443),只要安全無虞、付款機制也健全,將可望大規模啟動,也是Melexis最為看好的一塊。

至於超高頻,Cérède指出由於歐洲通常會採用與美規相容的標準,故估計1-2年後也將在泛歐推展。回過頭來看亞洲,Melexis相信它也將是高頻市場主要的腹地。首先,.亞洲是歐美重要的貿易夥伴,為了便於出口,將盡力覆蓋所有熱門高頻和超高頻的頻段。即便如此,Cérède認為最主要的推力還是來自於消費應用的內部市場,例如第一線的存取控制和電子票證。假如銀行和政府能起到帶頭作用,和付款的相關應用將會急遽竄升。

他補充道,儘管RFID標籤將會快速鋪天蓋地而來,但條碼在未來10年仍會存在,因為:紙上印刷永遠要比晶片標籤便宜,且不是每個人都願投資大量金錢去轉換截然不同的系統。“不過,超高頻對於存貨和物流的附加價值明顯,只要單件物品的價值超過10元美金,則RFID標籤本身的成本就不算什麼,且所帶來的效益絕對物超所值”,Cérède揭密說。

擅長感測器技術的Melexis剖析,若要為供應鏈發揮真正的附加價值,用來感測標籤的IC也是不可或缺的角色,自然也得以雨露均沾RFID的龐大商機。然而,IC中這個感測系統必須極具價格競爭力,且須視最終應用的不同而加以分門別類,才得以保持RFID在物流途中或高價值物品中一貫的感測能力,因此,在數量上會略遜於基本RFID標籤。Cérède並透露,要保持感測精確度,可從晶片設計端開始著手摒除干擾、電源和噪音問題;未來Melexis還計畫開發獨立的RFID IC產品──雖然現階段仍未正式列入排定的產品組合中。

結語
若放大格局從整個RFID系統設計來看,閱讀器和標籤旁邊的天線設計是第一步,它是整個RFID系統的根本;其次是IC的選擇,因為它對讀取效能的好壞至關重要,當然,這和供應商本身是否擁有優異的類比技術,有著密不可分的關係。在晶片大廠各出奇招的佈局下,應如何選擇“最佳解決方案”?直白地說,還是端看選購者的個別需求而定。只有最適,沒有最佳。

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