что такое rfid метка и для чего она нужна
Что такое RFID-метки. Технология радиочастотной идентификации
Подробный разбор, что такое RFID-метки, где они применяются, какие их виды могут быть полезны для бизнеса и в чем их преимущество перед штрихкодами.
Что такое RFID
Аббревиатура RFID расшифровывается как Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация. Первые RFID-метки были созданы в 40-е годы XX века, а запатентованы — в 80-е. Это технология, которая позволяет автоматически идентифицировать объекты, в том числе те, что находятся на расстоянии, с помощью радиосигналов. RFID-метки способны идентифицировать физические объекты, а также отслеживать их перемещение. Отсюда еще одно название меток — транспондеры. На RFID-метку можно нанести определенную информацию, сохранить ее, а позднее считать.
Метка состоит из двух частей: антенны и микрочипа. Микрочип отвечает за сохранение данных, которые записаны на него. Чтобы помочь записать информацию на чип или считать ее, нужна антенна, которая соединяет метку и считыватель. Без считывателя метка не будет активной: есть устройства, которые только записывают информацию или считывают ее, а есть те, которые справляются с обеими задачами.
Виды RFID-меток
По принципу работы выделяют следующие типы меток:
У пассивных меток нет источника питания, поэтому работают они только при контакте со считывателем, который испускает радиоволны. Чтобы считывать информацию с метки, нужно подносить ее очень близко к считывателю. Такие метки считаются самыми простыми и дешевыми.
Полупассивные метки имеют собственный источник питания. Это позволяет меткам работать на большем расстоянии от считывателя, чем пассивным меткам. Этот тип метки стоит дороже и выходит из строя после того, когда закончится заряд батареи-источника питания.
Активные метки тоже имеют свой источник питания, более мощный, чем у полупассивных меток. Их радиосигнал обладает самой большой мощностью и способен «контактировать» со считывателем на расстоянии более 50 метров. Такие метки самые дорогие, но и самые функциональные, так как позволяют записывать большое количество данных и использовать их в сочетании с другими функциями.
По внешнему виду можно выделить метки-наклейки, брелоки, карточки, этикетки, а также сложные формы (например, фигуры в пластиковом корпусе).
Метки можно разделить на виды по частотам, на которых они передают сигнал: сверхчастотные (860—960 МГц), высокочастотные (13,56 МГц), низкочастотные (125—164 кГц). От выбранной частоты зависит, на какое расстояние можно будет предать зашифрованную в метке информацию.
Где применяются RFID-метки
Радиочастотные метки широко используются во всем мире. Сейчас практически каждый человек носит в своем кошельке несколько устройств с RFID-меткой — это бесконтактные банковские карты. Также технология используется для бесконтактной оплаты проезда в общественном транспорте: подземном и наземном. Метки с технологией RFID используют для чипирования животных — например, бродячих собак или коров в стаде. Однако чаще всего метки используются в логистике и торговле.
RFID-метки позволяют организовать систему складских помещений, облегчить поиск товара на полке, собирать статистику и бороться с кражами. В роли склада может выступать что угодно — от производственного цеха готовых деталей до городской библиотеки. Также технология RFID уже несколько лет стоит на службе маркировки товаров. Именно RFID-метками в России маркируют меховые изделия. На самом знаке напечатан используемый тип меха, уникальный номер товара, QR-код, который можно считать с помощью смартфона, чтобы проверить легальность товара. Требования к меткам для шуб зафиксированы в решении Совета Евразийской экономической комиссии от 23.11.15 № 70. Товары, которые произведены на территории РФ, имеют идентификатор зеленого цвета, а импортные — красного. Чтобы продавать меховые изделия с маркировкой, необходимо специальное оборудование (RFID-считыватель) и программное обеспечение.
Преимущества RFID-меток перед штрихкодами
RFID-метки могут составить серьезную конкуренцию штрихкодам как носителям информации. Главное преимущество меток в их многоразовости: данные, нанесенные на чип, можно перезаписывать,что делает пассивную метку практически »бессмертной». В то же время метки можно защитить от перезаписи и внесения изменений, что делает метки гарантом подтверждения верности информации на этикетке.
Также, в отличие от штрихкода, можно считывать сразу несколько меток за раз (если используемые метки — полупассивные и активные). Это сокращает трудозатраты персонала на товароучет, поиск товара.
Минимальный объем памяти самой простой RFID-метки — 128 бит. Это позволяет записать на метку гораздо больше информации, чем на штрихкод.
Большинство меток не боится внешних воздействий (температуры, влажности, механических повреждений), поэтому даже поврежденную метку можно будет считать в отличие от штрихкода, который, утратив свою часть, становится бесполезным.
RFID метка: классификация, принципы работы и особенности применения
В статье подробно расскажем о RFID-метках и как они устроены: о видах, принципах работы и особенностях применения.
Классификация RFID чипов — виды и области применения
Рассмотрим структуру современной радиометки. Она включает:
На радиометку записываются:
EPC (electronic product code) — электронный код продукции и метод нумерации конкретных изделий, упаковок, документации или ячеек для их хранения по стандарту ISO/IEC 18000-6. Используется EPCglobal GS1 — международной организацией, стандартизирующей и продвигающей маркировку товаров.
UII (unique item identifier) — уникальный идентификатор объекта. Применяется для маркировки товарно-материальных ценностей RFID-метками по стандартам ISO/IEC.
На теги записываются следующие сведения, зашифрованные по ANSI MH 10.8.2:
Классификация RFID-меток
Существует несколько классификаций радиочастотных тегов:
RFID-метки со встроенным источником питания (батарейкой) называются активными. Оборудованы собственным приемопередатчиком. «Умеют» фиксировать радиосигналы, испускаемые RFID-считывателем, находящимся на дистанции до 300 м. Оптимальны для прослеживания железнодорожных контейнеров, автомобилей и других транспортных средств. Активные RFID-теги оборудованы дополнительными аппаратными опциями — температурными датчиками, сенсорами влажности, вибраций и атмосферного давления. Выпускаются в 2 форм-факторах:
Активные RFID-метки, как правило, стоят дороже пассивных, крупнее по размерам, уступают по прочности, но почти не имеют ограничений по сферам применения. Срок службы — около 5 лет.
Пассивные RFID-метки — устройства без собственного источника питания. Получают энергию от RFID-сканера. Идеальны для прослеживания объектов на небольших дистанциях. Подходят для контроля ТМЦ, запасов и идентификации сотрудников компании. Относительно недорогие, миниатюрные и легко встраиваются в браслеты и бейджи. Работают на дистанции до 5–10 м.
Полуактивные (или полупассивные — BAP) — поддерживают функции и активных, и пассивных тегов. Получают питание от встроенной батарейки. Функционируют на расстоянии до 10 м. Корректная работа полупассивных радиометок частично зависит от энергии RFID-считывателя.
Еще одна классификация радиометок — по диапазону рабочих частот. Существуют три типа, заострим на них внимание.
Низкочастотные теги — LF (low frequency): 30–300 кГц. Стандартный диапазон — 125–134,2 кГц. Функционируют на расстоянии от 1–2 см до 2 м (в зависимости от размеров). Устойчивы к воздействию жидкостей и металлов. Регламентируются стандартами ISO 14223 и IEC 18000-2. Сигналы на этих частотах проходят сквозь тела и воду — теги оптимальны для идентификации животных и закрепляются на ошейниках. Подходят для применения на транспорте, в автопроме (иммобилайзеры, двери без ключей), на парковках, в системах контроля управления доступом (СКУД) — легко встраиваются в значки, браслеты и смарт-карты. Отвечают требованиям ISO 14223/18000-2, DIN 30745 и других. Минусы: относительная низкая скорость информационного обмена, чувствительность к помехам, дороговизна. Еще один недостаток — RFID-сканер «умеет» распознавать только один LF-тег за раз.
Высокочастотные теги — HF (high frequency): 3–30 МГц. Стандартный диапазон — 13,56 МГц. Функционируют на расстоянии от 20 см до 2 м (это зависит от мощности антенны). HF RFID-чипы сходны с NFC. Области применения:
Функционируют по стандартам ISO 14443, который подходит для работы со смарт-картами MIFARE, ISO 15693/18092 и ECMA-340.
Ультравысокочастотные — UHF (ultra high frequency): от 300 МГц до 3 ГГц. Стандартный диапазон — 860—960 МГц. Работают в радиусе до 300 м.
Минусы : чувствительность к волновым шумам и помехам, которые вызывают жидкости, металлы. Плохо переносят влагу и высокие температуры.
Сферы применения:
Функционируют по стандартам EPC Global, ISO/IEC 18000-6, Ubiquitous ID.
Виды RFID-меток по дальности действия:
Расстояние, с которого RFID-сканер распознает тег, зависит от множества факторов:
Пассивные LF-метки в частотном диапазоне 125–134,2 кГц довольно «слабые». Функционируют на дистанции от 10 до 30 см. Расстояние можно «разогнать» максимум до 2 м, если прикрепить пассивный HF-тег к металлу. Мощность антенны RFID-считывателя должна быть не менее 1 Вт. Пассивные UHF RFID-метки считываются на расстоянии от 1 до 12 м. Увеличение до 50 м возможно, если их модифицировать.
Дальность считывания стандартной активной UHF RFID-метки в диапазоне 860–960 МГц — до 100 м. Возможности UHF-тегов, функционирующих на других частотах, выше:
По типу памяти RFID-метки разделяются на три вида:
R/W — чтение и запись. Транспондеры для динамического хранения информации. Подлежат перезаписи.
WORM — одноразовая запись и многократное чтение. Сведения, занесенные в память, изменить нельзя, но считывать можно много раз.
R/O — только чтение. Теги с собственной уникальной идентификацией. Передают записанные на них данные. Сравнительно недорогие, с небольшим объемом памяти.
Классификация тегов по конструкции:
Это интересно! В России создана одна из самых маленьких RFID-меток в мире: чип диаметром 12 мм и толщиной 3 мм поддерживает работу в UHF-диапазоне на расстоянии от 20 см до 2 м.
Помимо вышеперечисленных, существуют теги с форм-фактором монеты, диска или колбы (могут выпускаться в стеклянном корпусе). Для маркировки изделий и экипировочного инвентаря используются радиометки, устойчивые к воздействию влаги и высоких температур. Они выдерживают стирку и глажку.
Транспондеры классифицируются и по стандарту пылевлагозащиты:
Примечание. Можно ли проверить товар на подлинность с помощью RFID-метки и как это сделать? Да, например, через приложение Original! Софт позволяет сохранять историю проверок и получать информацию по защите от подделок.
RFID-технология: что это такое. Применение RFID
Деятельность субъектов хозяйственной деятельности опирается на сложные алгоритмы контроля и учета. QR-код, позволяющий их стандартизировать и унифицировать, имеет существенные недостатки, хотя и используется глобально. Вытесняет бесконтактное 2D-штрихкодирование универсальная технология, основанная на действии радиоволн.
Что такое RFID?
RFID представляет собой метод автоматической идентификации через радиосигнал. Система состоит из считывателей, меток и программного обеспечения. Метка – это микросхема, в которой хранятся данные, а также антенна для беспроводной передачи информации. Внешний считыватель сканирует память метки радиочастотной идентификации и обрабатывает полученные данные. Программное обеспечение отвечает за целостную работу системы.
Способ автоматической идентификации объектов с каждым годом используется все чаще. С помощью Radio Frequency IDentification проводят сверку наличия имущества организации и состояния финансовых обязательств, автоматизируют производственные процессы, устанавливают подлинность объектов, отслеживают логистику поставок. Постараемся разобраться детальнее, как работает система и в чем ее преимущество.
Принципы работы RFID
Radio Frequency IDentification по сути является усовершенствованным алгоритмом радиолокационного опознавания «Свой-чужой». Аппаратно-программный технический комплекс для автоматического поиска отличий использует радиоволны определенной частоты. Данные хранятся в специальной метке, которую можно принимать, а затем дешифровать удаленно с помощью специальных считывателей.
Технология имеет достаточно простой механизм работы:
Спрос на РЧИ появился еще в начале двадцать первого века. Система постоянно усовершенствуется, используется для маркировки и автоматизированной идентификации продукции. Но перечень функций RFID гораздо шире. С помощью современной технологии можно выполнить идентификацию и контролировать движение маркированных объектов – как живых, так и неживых.
Практическое применение RFID технологии
Сфер использования системы становится все больше. Идентификация особенно востребована при проведении интеллектуального учета перемещения объектов, принятии управленческих решений, автоматизации работы.
В промышленном производстве технология используется в следующих целях:
RFID в складском учете:
В логистике перевозок RFID выполняет следующие функции:
В части ритейла современная технология используется для достижения таких задач:
Автоматизация платных дорог включает несколько направлений:
RFID-технологии востребованы также и при контроле доступа:
В животноводстве современная система идентификация применяется, когда понадобятся:
Автоматическая идентификация платежных сервисов направлена на реализацию следующих целей:
RFID проекты любого уровня сложности. Внедрение, доработка и настройка систем RFID под ваши задачи. Заказать внедрение.
Технология нашла свое применение и в библиотеках. РФИД помогает упростить выполнение заказов, структурировать хранилище и архивы, контролировать документооборот и движение книг. С помощью радиочастотной идентификация обеспечивается защита от краж и проникновений, упрощается процесс инвентаризации.
Основные преимущества RFID
По сравнению с QR-кодом, радиочастотная идентификация обладает следующими преимуществами:
Данные на метке можно засекретить. Закрывается доступ полностью или только часть информации.
Определение RFID метки
Метка RFID также известна как транспондер. В микроустройство встроен чип, на котором хранится персональный номер и другие данные пользователя. Антенна принимает сигналы считывателя и передает информацию ему.
Транспондеры предназначены для идентификации и отслеживания места нахождения объектов. Для всех модификаций предусмотрен единый принцип связи, но метки все же различают по нескольким параметрам. Внешний вид может быть следующим:
Выпускают метки и в виде браслетов, которые используются для допуска на закрытую территорию.
Классификация RFID-меток
По источнику питания транспондеры бывают:
По типу памяти различают следующие метки:
Делятся транспондеры и по частоте, на которой происходит передача закодированных данных:
В отличие от других меток, транспондеры ближнего действия, известные как UNF, выдерживают повышенную влажность воздуха. Передача сигнала возможна и при наличии деталей из металла в упаковке. Как правило, мощность тега и считывателя совпадает, но в некоторых случаях метка способна излучать сигнал на несколько порядков ниже, по сравнению со считывающим устройством.
Альтернативы радиочастотной идентификации не существует, но эта система – все же достаточно дорогостоящее решение. В зависимости от сложности и типа, цена одной метки с микрочипом составит 0,15-7,0 долларов. Высокая стоимость будет оправдана при маркировании крупногабаритных объектов, ценных грузов или доступа на территорию с повышенными требованиями к безопасности. Особое внимание при выборе конкретного варианта следует уделить расстоянию между метками и ридерами, наличию металлических поверхностей, возможности хранения и перезаписи информации.
Взгляд изнутри: RFID и другие метки
Let the skyfall
When it crumbles,
We will stand tall
And face it all.
Прошло достаточно много времени с момента публикации последней статьи из всем полюбившейся (по крайней мере, я на это очень надеюсь) серии «Взгляд изнутри» — больше полугода. Не то, чтобы не было, о чём написать или рассказать, просто одолели дела, которые станут предметом одной из следующих моих статей на Хабре (надеюсь, что её не отправят в утиль, так как посвящена она будет не совсем ИТ-тематике). А пока есть свободная минуточка, давайте разберёмся, что же такое RFID (Radio-frequency identification) – к ним примкнут более простые метки – или как один небольшой шаг в технологиях круто изменил жизнь миллионов и даже миллиардов людей по всему миру.
Предисловие
Сразу хотелось бы оговориться.
Перед началом работы над этой статьёй, я очень надеялся, что по микрофотографиям, а особенно по оптике, информации, найденной на просторах Интернета, и некоторому багажу знаний от прошлых публикаций удастся определить, где и какие элементы микросхемы находятся. Хотя бы на «бытовом» уровне: мол, вот это — память, вот это — схема питания, а вот тут происходит обработка информации. Действительно, казалось бы, RFID – простейшее устройство, самый простейший «компьютер», который только можно придумать…
Однако жизнь внесла свои коррективы и всё, что удалось мне найти: общая схема устройства нового поколения меток, фотографии того, как, например, должна выглядеть память – даже не знаю, почему я не уделил этому внимание в статье про RAM (может быть ещё представится возможность исправиться?!), ну и скандалы-интриги-разоблачения процессоров A5 от chipworks.
Часть теоретическая
По традиции начнём с некоторой вводной части.
История технологии радиочастотного распознавания – пожалуй, именно так можно назвать все мыслимые и немыслимые варианты RFID (radio-frequency identification) – уходит своими корнями в 40-ые года XX века, когда в СССР, Европе и США активно велись разработки вообще любых видов электронной техники.
В то время, любое изделие, работающее на электричестве, было всё ещё в диковинку, так что перед учёными лежало не паханое поле: куда не ткни, как в Черноземье, черенок от лопаты – вырастет дерево. Судите сами: свои законы Максвелл предложил всего-навсего полвека назад (в 1884 году). А теории на основе этих уравнений стали появляться спустя 2-3 десятилетия (между 1900 и 1914), в том числе и теории радиоволн (от их открытия, до моделей модуляции сигнала и т.д.). Плюс подготовка и ведение второй мировой войны наложили свой отпечаток на данную область.
В результате к концу 40-х годов были разработаны системы распознавания «свой-чужой», которые были несколько побольше, чем описанные в данной статье, но работали фактически по тому же принципу, что и современные RFID-метки.
Первая демонстрация близких к современных RFID была проведена в 1973 году в Исследовательской Лаборатории Лос Аламоса, а один из первых патентов на подобного рода систему идентификации получен спустя десятилетие – в 1983 году. Более подробно с историей RFID можно ознакомиться на Wiki и некоторых других сайтах (1 и 2).
Статья на английском мне нравится больше, из неё можно подчерпнуть массу полезной информации по использованию, стоимости производства, стандартам и т.д. и т.п.
В принципе, любая RFID метка состоит из двух основных компонентов – антенны и микрочипа. Антенна нужна для улавливания электромагнитных волн передатчика (или считывателя), превращения их:
а) в сигнал,
б) в электроэнергию для питания самого чипа, т.е. выполнения некоторых операций, и
в) передачи ответного сигнала.
Это в случае пассивных меток. Обычно такие метки относительно «просты» в изготовлении и используются в основном в картах идентификации, когда расстояние между меткой и передатчиком минимально. Самый простой пример, который будет подробно ниже разобран – карта метро, которой точно каждый день пользуется – даже подумать страшно – несколько миллионов человек только в Москве.
Красивая картинка, иллюстрирующая распределение электромагнитного поля в антеннах считывателя и самой карты (Источник)
Активные метки за счёт встроенной батарейки имеют существенно больший радиус работы, габариты, более сложную «начинку» (можно дополнить метку термометром, гигрометром, да хоть целый чип GPS-позиционирования) и соответствующую цену.
Классифицировать метки можно по-разному: по рабочей частоте (LF – низкочастотные
130КГц, HF – высокочастотные
14MГц и UHF – ультравысокочастотные
900МГц), по типу памяти внутри метки (только чтение, однократно записываемая и многократно записываемая). Кстати, так любимый всеми производителями и продвигаемый NFC относится к HF диапазону, который имеет ряд хорошо известных проблем.
Пожалуй, на этом мы закончим с теорией RFID, тем более, что она, как мне кажется несколько скучновата, а кому интересны самые пикантные подробности из жизни RFID-меток – добро пожаловать!)
Прочие метки
К сожалению, стоимость RFID-меток по сравнению с другими видами идентификации довольно высока, поэтому, например, продукты питания и прочие «ходовые» товары мы по-прежнему покупаем с помощью баркодов (или штрих-кодов), иногда QR-кодов, а защиту от краж обеспечивают так называемые противокражные метки (или EAS – electronic article surveillance)
Если кому-то показалось мало теории, добро пожаловать на данный англоязычный сайт.
Часть практическая
Итак, какие метки удалось найти в окружающем нас мире:
Левый столбец сверху вниз: карта московского метро, проездной аэроэкспресс, пластиковая карта для прохода в здание, RFID-метка, представленная компанией Перекрёсток на выставке РосНаноФорум-2011. Правый столбец сверху вниз: радиочастотная EAS-метка, акустомагнитная EAS-метка, бонусный билет на общественный транспорт Москвы с магнитной полосой, RFID-карта посетителя РосНаноФорума содержит даже две метки.
Первой заявлена карточка московского метрополитена – приступим.
В круге первом. Билет московского метрополитена
Сначала вымачиваем карту в обычной воде, чтобы удалить бумажные слои, скрывающие самое сердце данной «метки».
Раздетая карта московского метрополитена
Теперь аккуратненько посмотрим на неё при небольшом увеличении в оптический микроскоп:
Микрофотографии чипа карты для прохода в московский метрополитен
Чип закреплён довольно основательно и хочу обратить внимание, что все 4 «ноги» присоединены к антенне – это нам пригодится далее для сравнения с другой RFID-меткой. Сложив пластиковую основу пополам в месте, где находится чип, и слегка покачав из стороны в сторону, он легко высвобождается. В итоге имеем чип размером с игольчатое ушко:
Оптические микрофотографии чипа сразу после отделения от антенны
Что ж, поиграемся с фокусом:
Изменение положения фокуса с нижнего слоя на верхний
В своей статье, посвящённой «вскрытию» чипов коллега BarsMonster использовал горячую кислоту для выжигания всякой органики на поверхности чипов. Я был с ними чуть более ласков и кипятил в ацетоне (с обратным холодильником, конечно).
NB! Крайне не советую все эти садо-мазохистические действия повторять дома. У BarsMonster есть «полигон», у меня – вытяжной шкаф в лаборатории.
Вуаля, поверхность очищена, последний слой металлизации не пострадал, а рядом лежит та самая полимерная «кожура»:
Очищенный чип и полимерная основа, которая крепко удерживает чип на пластиковой карте
Теперь попробуем заняться травлением. Пространство между контактами и слоями металлизации должно быть разделено диэлектриком, например, аморфным диоксидом кремния. Следовательно, для травления возьмём плавиковую кислоту или HF. Приготовим не сильно концентрированный раствор и приступим.
После выдержки в течение 1 минуты в данном растворе вооружённым электронным микроскопом глазом трудно заметить какие-либо значительные изменения:
Микрофотографии травления чипа в HF через 1 минуту
Кстати, очень показательное фото. На нём хорошо проявляется эффект зарядки и по такому контрасту (заряжается/не заряжается) можно с лёгкостью отличать отдельные частицы микросхемы друг от друга.
Увеличим время ещё на 2 минуты. Так как в ходе травления желательно слегка перемешивать раствор, чтобы травление было более-менее равномерным, то сначала «отлетают» самые тяжёлые части:
Микрофотография площадки для крепления к антенне, оторванной от чипа
Взглянем под другим углом
А вот и само место крепления площадок. Кое-где штырьки вырваны, а кое-где остались нетронутыми:
О размерах. Толщина металлического напыления в чипе может составлять от 20-30 нм до 100-150 нм, при этом расстояние между слоями металлизации, судя по представленным выше фотографиям, составляет около 950 нм. Получается, что очень тонкие и напряжённые (это связано с условиями нанесения данных проводников) «плёнки» металлов стоят на массивных «бочка», поэтому, когда кислота разъедает несущую основу – диоксида кремния, то плёнки стараются снять напряжение, а массивные контакты между слоями металлизации «падают» на освободившееся пространство под ними. Именно размеры элементов и некоторые ограничения экспериментов не позволяют аккуратно вытравить диэлектрик и посмотреть 3D-сетку проводников между отдельными элементами чипа.
Иногда наука превращается немного в искусство, например, таким образом:
Наноскамеечка…
Выдержим ещё пару минут в плавиковой кислоте (суммарно уже 5 мин). Пейзаж начинает разительно меняться – всё больше частей покидают свои места. Наступает анархия:
Общий вид на чип после суммарно 5 минут травления
По мимо всего прочего, мы выдерживаем чип в кислоте, а значит, хотим мы этого или нет, но металл будет взаимодействовать с кислотой, постепенно растворяясь. Как было показано в статье про матрицы фотоаппаратов с помощью EDX-анализа, производители крайне не любят раскошеливаться на золото и используют более дешёвый алюминий. Казалось бы, что на поверхности такого металла должна формироваться оксидная плёнка, однако, из-за технологии производства внутри чипа находится практически чистый алюминий.
Через ещё 2 минуты выдерживания в кислоте начинает проявляться другая особенность процесса травления – равномерность. Удаляется постепенно слой за слоем одинаково по всей поверхности, а это значит, что места, где контактируют два слоя металлизации, протравливаются так же, как остальная поверхность. В результате мы имеем «бублики» вокруг контактов:
«Бублики» вокруг контактов между слоями металлизации
Другое наглядное тому доказательство – «выбитые» целые контактные группы:
Выкорчёвываем контактные группы…
Растворитель проникает вовнутрь этих дырок, как мы помним чуть-чуть подрастворяет металл и вытравливает пространство по отдельным слоям металлизации – примерно так:
Микрофотография протравленного чипа, демонстрирующая два отдельных диэлектрика с полостью между ними
С другого ракурса, чтобы не оставалось сомнений, – это действительно два разных слоя диоксида кремния, а под, между, над и вокруг них — слои металлизации
Другое забавное открытие – три вывода, которые, по всей видимости, при тестировании чипов на пластине после окончания производственного цикла для отбраковки:
Три «тестовых» вывода с чипа
Так как после выставки на Фестивале Науки 2012 в здании Фундаментальной Библиотеки МГУ, тянет на искусство, то не могу себе отказать в удовольствии поделиться с вами нанотетрисом:
Поиграем в тетрис?
Во всём беспорядке можно найти и порядок – чем вам последняя фотография не новая эмблема для Хабра?
Первый, основной слой металлизации, за которым только транзисторы…
Что ж, взглянем в ретроспективном виде на то, какой путь мы проделали в деле травления чипа:
Общие микрофотографии, иллюстрирующие ход процесса травления
Теперь немного интриг.
Ходят слухи, что Микрон разрабатывает и производит чипы для московского метро собственного силам по сходной технологии Mifare (как минимум, различается крепление к антенне – ножки другой формы). 22 августа BarsMonster без объявления войны и вероломно направил обращение в Микрон за разъяснениями, можно ли где-то в принципе увидеть данный чип, к 3.11 ответа не поступило. Один из журналистов (а именно, Александр Эрлих) на форуме IXBT тоже собирался уточнить данную информацию у представителей Микрона, но на данный момент воз и ныне там, то есть официальные представители Микрон уклоняются от ответа на прямо поставленный вопрос.
Рассмотренный выше билет, по всей видимости, изготовлен (или только смонтирован на антенну?) на предприятии Микрон (г. Зеленоград) — см. ссылки ниже — по технологии известной в RFID-кругах фирмы NXP, о чём собственно недвусмысленно намекают 3 огромные буквы и год выпуска технологии (а может и год производства) на верхнем слое металлизации чипа. Если полагать, что 2009 относится к году запуска технологии, а аббревиатуру CUL1V2 расшифровать как Circuit ULtralite 1 Version 2 (данное предположение также подтверждается этой новостью), то на сайте NXP можно найти подробное описание данных чипов (последние две строки в списке)
Кстати, в прошлом году для участников Интернет-олимпиады по Нанотехнологиям была организована экскурсия на завод Микрон (фото- и видеоотчёты), поэтому говорить, что там оборудование простаивает смысла нет, но и заявление «дядечки в белом халате», что производят они метки по стандартам 70 нм, я бы поставил под сомнение…
Согласно статистике, собранной BarsMonster после анализа чипов 109 билетов метро (довольно репрезентативная выборка), согласно нормальному распределению шансы найти «необычный» билет
109^1/2 или около 10%, но они тают с каждым вскрытым билетиком…
На сайте англоязычной Wiki есть прелестная статья, посвящённая Mifare, где представлен не полный, но довольно обширный список того, где и какие типы данных меток используются.
В круге втором. Билет Аэроэкспресса
На очереди билет, которым пользуются многие, отправляясь в другие города нашей необъятной Родины или за рубеж через воздушные ворота Москвы, Сочи или Владивостока (по-моему, только в этих трёх городах нынче есть Аэроэкспресс).
Так как чип практически ничем не отличается от Mifare, который используется в московском метро, то начнём с hardcore:
Внимательный взгляд уже приметил главное отличие двух чипов Mifare – надпись Philips2001. В самом деле, в далёком 1998 году компания Philips купила американского производителя микроэлектроники – Mikron (не путать с нашим, зеленоградским Микроном). А в 2006 году от Philips отпочковалась компания NXP.
Также несложно заметить пометку CLU1V1C, что, исходя из вышеописанного, означает Circuit ULtralite 1 Version 1C. То есть эта метка является предшественницей Mifare, используемой московским метрополитеном, а, следовательно, совместима с ней по основным параметрам. Однако, как и в предыдущем случае 2001 – это указание на год разработки и внедрения технологии или год производства. Странно, что Аэроэкспресс использует устаревшие метки…
В круге третьем. Пластиковая карта
Как-то раз, решил я одной своей знакомой показать статьи и фотографии на Хабрахабре. После чего спросил, а есть ли у неё какая-нибудь ненужная карта для следующей статьи про RFID. Она к тому времени как раз перебралась учиться в EPFL и подарила мне карточку, по которой осуществляется проход в одно из зданий МГУ. Карта, соответственно, без какой-либо маркировки, и я даже не уверен, что на ней записано хоть что-то, кроме обычно ключа для прохода в здание.
Карточка полностью пластиковая, поэтому сразу кладём её в ацетон буквально на пару десятков минут:
Принимаем ацетоновые ванны
Внутри всё довольно стандартно – антенна да чип, правда, он оказался на маленьком кусочке текстолита. К сожалению, без каких-либо опознавательных знаков – типичный китайский noname. Единственное, что можно узнать об этом чипе и карте, что они изготовлены/относятся к некоторому стандарту TK41. Таких карт полно на распродажах типа ali-baba и dealextreme.
В круге четвёртом. Перекрёсток
Далее я хочу рассмотреть две метки, представленные на выставке РосНаноФорум 2011. Первую из них представили с большим пафосом, сказав, что это чуть ли не панацея от воров и краж в магазинах. Да и вообще, данная метка позволит полностью перевести магазины на самообслуживание. К сожалению, эффективный менеджер оказался чуть более, чем полностью некомпетентен в вопросах школьной физики. И после предложение проверить эффективность его и метки с помощью сильного магнита, приложенного к метке, быстро замял тему…
После пары покупок в SmartShop, у меня в распоряжении осталось несколько меток. Очистив одну из них от клея и белого защитного слоя видим следующее:
Новая метка сети магазинов «Перекрёсток»
Поступаем так же как и Mifare аккуратно отсоединяем от полимерной основы и антенны и кладём на столик оптического микроскопа:
Оптические микрофотографии метки, предполагаемой к использованию в SmartShop
По счастливой случайности (то ли клей подкачал, то ли так задумано), метку удалось оторвать от основы быстро, а поверхность её осталась без каких-либо следов клея. Хотелось бы обратить внимание, что если у Mifare все 4 контакта прикреплены к антенне (по 2 контакта на каждый её конец), то здесь мы видим, что два контакта присоединены к двум небольших площадкам, которые не контактирую с антенной.
Немножко поиграем с фокусом в разных частях метки:
Меняем фокусировку…
Максимальное увеличение оптического микроскопа
На последнем фото слева вверху, по всей видимости, запечатлён модуль EEPROM памяти, так как он занимает около трети поверхности чипа и имеет «регулярную» структуру.
Данный производитель меток усиленно скрывает их происхождение. Согласитесь, размер это ремарки «Р5 Alien» в разы меньше, чем надпись «NXP» или «Philips». Мне это напоминает лёгкий троллинг со стороны Samsung, который был замечен ребятами из chipworks после вскрытия Galaxy S и назван «silicon art»:
Но вернёмся к нашей метке. Поиски в Интернете привели к двум сайтам – Wiki и самого производителя Alien Tech. Немного побродив по сайту компании, очень быстро находится тип метки — Higgs 3 и полная спецификация на него.
Higgs 3 относится к стандарту EPC gen2. Подробнее всегда можно ознакомится на тут.
В круге пятом. Метки, использованные в бейджах РосНаноФорума
На сладкое я приберёг метки, которые были использованы для идентификации на РосНаноФорум в 2011 году. Как видно из представленной ниже фотографии, бейджик не простой, а имеет две метки – одна на виду (узкая в самом низу), а вторая спрятана внутри.
К сожалению, большая метка – обычный Mifare, абсолютно такой же, какой используется в московском метрополитене, а вот маленькая – несколько отличается от всего, что мы видели ранее:
Это RFID-метка от NXP, но другого стандарта, нежели Mifare и гораздо меньше, и выпущена в 2007 году. Название, которое читается справа – t5(S?)L35(S?)10V0(O?)E. Но расшифровать его не получилось…
Бонус
1. Да, мы совсем забыли про магнитную карту, используемую для оплаты проезда в общественном транспорте г.Москвы – исправляюсь:
Светлыми точками на нижней фотографии могут быть как раз частицы магнитного материала, используемого для записи информации на карту.
2. Два слова о NFC. Летом вышла довольно интересная статья о развитие NFC в России, правда, на частоте 2,4 МГц.
3. Кстати, магазин на RFID уже открыт — можете опробовать…
PS: Автор выражает благодарность пользователю BarsMonster, которого, кстати, ещё можно поздравить и с успешным переводом статьи на английский язык, что Вашему покорному слуге ещё только предстоит сделать… а их ещё с десяток – OMG!
PPS: Не так давно была опубликована статья на сайте 3DNews, посвящённая изучению дисплеев различных топовых и не очень устройств. Если ещё не решились с выбором смартфона — то вам точно сюда…
Во-первых, полный список опубликованных статей на Хабре:
Во-вторых, помимо блога на HabraHabr, статьи и видеоматериалы можно читать и смотреть на Nanometer.ru, YouTube, а также Dirty.
В-третьих, если тебе, дорогой читатель, понравилась статья или ты хочешь простимулировать написание новых, то действуй согласно следующей максиме: «pay what you want»