rfid метками что это

RFID-метки: что это такое, как работает, виды и типы идентификации

RFID-метка представляет собой электронное устройство для получения, обработки и повторной отправки сигнала. Технология RFID позволяет распознать живые существа, неодушевленные предметы, в том числе контейнеры, транспортные средства, одежду. Метод радиочастотной идентификации обеспечивает неограниченные возможности для улучшения бизнес-процессов. Затраты на транспондеры включаются в цену конечного товара, так как приобретение тегов – это постоянная статья расходов. Как правильно выбрать метки, принцип их действия и основные разновидности вы узнаете из статьи.

Определение RFID-меток

В основе радиочастотной идентификации лежит передача и запись данных. Информация посредством радиоволнового метода записывается на чип. Затем с помощью специального устройства со схемы считывается сохраненная информация.

Небольшой объект клеится на продукцию или встраивается в нее. В метке могут содержаться сведения о товаре, непосредственном производителе. Для передачи информации на приемопередатчик предусмотрены антенны.

Метка включает несколько компонентов:

В зависимости от используемого тега и передатчика, системы радиочастотной идентификации делятся на следующие категории:

Важно! Считыватель вступит во взаимодействие с меткой, если последняя попадет в электромагнитное поле антенны приемника.

Область применения RFID-меток

Доступная стоимость, простой алгоритм использования, и большой радиус считывания данных сделали RFID-метки востребованными во многих сферах бизнеса.

Метки для транспортных средств

Система регистрации и учета ТС с помощью чипов позволяет:

На крупногабаритных транспортных средствах устанавливают метки с собственной батареей питания. Такой транспондер хранит дополнительные сведения, включая:

Транспондеры для ключей или кредитных карт

Один из примеров использования метки – брелок для доступа к воротам или дверям подъезда. Транспондеры с индивидуальным кодом отличаются:

Изделия постепенно вытесняют традиционные ключи.

Метки для шлагбаума

Схема идентификации транспортных средств в режиме «свой-чужой» включает несколько этапов:

Считывающие устройства автономны, не требуют настройки. Питание – от обычной сети 220В.

Использование меток для одежды

Теги востребованы и в легкой промышленности. С их помощью можно существенно упростить торговлю, в том числе:

При продаже товаров кассир сканирует транспондер. Данные передаются в общую базу данных и систему фискальных органов.

Оплата проезда в общественном транспорте

Для сокращения расходов ТК и повышения эффективности предоставления транспортных услуг пассажирам предлагают воспользоваться бесконтактными картами со встроенными радиотегами.

RFID проекты любого уровня сложности. Внедрение, доработка и настройка систем RFID под ваши задачи. Заказать внедрение.

Производственная сфера

Незаменимы метки и на больших производственных линиях. С их помощью можно отследить движение материала и готовых изделий в режиме онлайн. Идентификация усиливает меры безопасности, снижает расходы и усовершенствует контроль соблюдения технологии.

Библиотечные фонды

Метки существенно упрощают процедуру выдачи и возврата книг. Идентификация всей литературы также обеспечивает и безопасность. Без наличия соответствующей записи в читательском билете вынести экземпляр из библиотеки невозможно.

Медицина

На браслет записывают данные пациента, включая группу крови, наличие аллергической реакции, диагнозы. Метка исключает возможность хищения младенца из роддома. Востребованы средства идентификации и в психиатрических лечебницах.

Безопасность на рабочем месте

Метки могут использоваться для отслеживания перемещения работников по территории предприятия. В отличие от системы GPS, персонал может быть уверенным в контроле исключительно в рабочее время. Считыватели фиксируют время появления сотрудника, его уход, сверхурочную загрузку. Все данные автоматически передаются в бухгалтерию.

Посещение массовых мероприятий

С помощью тегов можно обеспечить автоматизацию контроля перемещений и подсчет количества участников собраний, демонстраций. Технология предусматривает использование меток в виде браслетов или бейджев, софта и ридеров. Координаты посетителей определяются в режиме онлайн и передаются для анализа на сервер. Организаторы получают данные о посещаемости стендов, площадок, могут выделить самые интересные сегменты.

RFID для хранения продукции

Принцип работы RFID метки

Все RFID-чипы включают приемник, антенну, передатчик и память для хранения информации. Схема действия радиочастотной идентификации:

Данные для загрузки и отображения в интерфейсе определяются после считывания по ID.

Классификация RFID-меток

Метки различают по типу исполнения и использованию:

На заметку! Для учета металлических объектов внутри помещений выпускают некорпусные теги, которые также могут иметь вид наклейки. Они спроектированы таким образом, чтобы внутренняя антенна находилась на достаточном расстоянии от металла. Считывание информации выполняется без ошибок. Для тяжелых условий эксплуатации предназначены Hard-case Metal Tag. Противоударные и высокопрочные транспондеры выдерживают агрессивное воздействие воды, масел, топлива, тумана.

Считыватели RFID-меток

Транспондеры могут работать в одном диапазоне частот или в нескольких. Затраты на второй вариант выше, но он обладает существенными преимуществами:

Радиопередатчики, независимо от используемой частоты, выполняют следующие функции:

Также могут выполняться и дополнительные команды, к примеру, деактивация транспондера. Считывающее оборудование может записывать и получать сведения с тегов, включая светодиодную визуализацию при активации и показания датчиков.

Различают два типа считывателей:

Кстати! Считыватель может иметь от одной до четырех антенн, в зависимости от производственных задач. Есть несколько вариантов установки блока – отдельно или в одном корпусе с ридером. В первом случае для соединения устройств также понадобится кабель.

Востребованность радиочастотной идентификации объясняется возможностью изменения, дополнения и перезаписи информации на RFID-метке, что не предусмотрено технологией штрих-кодов. Считывание может осуществляться даже, если тег не находится в зоне прямой видимости и при достаточно краткосрочном радиочастотном взаимодействии. В память можно записать до 8 Кб информации. RFID-технологии позволяют автоматизировать современные бизнес-процессы, что снижает вероятность человеческого фактора, увеличивает скорость обработки данных. Компании, использующие метки, получают существенное конкурентное преимущество.

Остались вопросы по технологии RFID? Закажите бесплатную консультацию наших специалистов!

Источник

RFID идентификация

Предисловие

В современном мире, несомненно, ценится возможность быстро и просто получать большие объёмы информации. Каждый год ведутся разработки для создания удобных и компактных носителей для хранения, передачи и защиты тех или иных данных.

На сегодняшний день человечество сделало большой шаг в эру цифровых технологий, обеспечив практически каждого человека возможностью выхода в Интернет. Цифровизируется всё: начиная со старых рукописных книжек, заканчивая документами и деньгами. Люди всё меньше пользуются наличными, отдавая предпочтение бесконтактным банковским картам, в государственных ведомствах всё больше говорят о введении единых электронных паспортов с доступом к любой информации о человеке за два клика. Больше не нужно проводить часы в очередях за получением той или иной бумажки – можно просто подать заявление через сайт. Нельзя отрицать, что подобные изменения упрощают жизнь простого человека. И касаются эти удобства не только таких вещей как документы. Это касается целых отраслей промышленности.

В этой статье мы затронем тему RFID индефикации – технологии, которая получила широкое применение в десятках сфер производства и, что самое главное, которой пользуется каждый день практически каждый из вас.

Так что же такое RFID и с чем его едят?

RFID (Radio-frequency identification) в переводе с английского означает радиочастотную идентификацию. Иными словами, это способ опознания объектов, при котором радиосигналы записывают или считывают информацию, хранящуюся на RFID-метках (ещё их называют трансподерами).

RFID относится к беспроводной системе, состоящей из двух компонентов: метки и считывателя. Считыватель – это устройство, которое имеет одну или несколько антенн, которые излучают радиоволны и принимают сигналы обратно от RFID-метки.

Общая схема работы RFID

RFID-метки могут хранить различную информацию от одного серийного номера до нескольких страниц данных. Считыватели могут быть мобильными (отсюда и название «транспондеры»), чтобы их можно было переносить в руке, или они могут быть установлены на столбе или над головой.

Классификация RFID

По типу источника питания

Пассивные транспондеры RFID получают энергию для передачи данных только от электромагнитного поля устройства записи-считывания RFID.

Кроме того, существует промежуточный тип, представленный полуактивными или полупассивными транспондерами, которые, с одной стороны, имеют собственный источник питания, но сами не функционируют как отправители. Электропитание транспондера RFID осуществляется через батарею, и, следовательно, нет необходимости полагаться на характеристики электромагнитного поля, но ответ создается посредством модуляции поля, которое не усиливает поле дальше.

По типу используемой памяти

RO (Read Only) – в эти метки информация записывается лишь единожды. Их очень удобно использовать для единоразовой идентификации.

WORM (Write Once Read Many) – содержит блок однократно записываемой памяти, которую можно считать много раз.

RW (Read and Write) – транспондеры, в которые можно записывать и считывать данные много раз.

По рабочей частоте

Низкочастотные (LF = 125 кГц)

Эта свободно доступная полоса частот характеризуется низкой скоростью передачи и короткими расстояниями передачи. В большинстве случаев создание этих систем дешево, легко в обращении и не требует регистрации, а также дополнительных сборов. Транспондеры RFID используют электромагнитные волны ближнего поля и получают энергию через индуктивную связь. Преимущество состоит в том, что транспондеры RFID в этой полосе частот относительно устойчивы к металлам или жидкостям, что делает их подходящими для использования при идентификации животных и людей. Для этих транспондеров свойственны коллизии – ошибки одномоментной передачи информации в среде с коллективным доступом.

Высокочастотные (HF 13,56 МГц)

Эти системы действительно имеют очень высокие скорости и дальности передачи. Из-за более коротких длин волн в качестве антенны вместо катушки достаточно диполя, для лучевой оптики достаточно расширения поля, что, в свою очередь, обеспечивает целевое распространение. Кроме того, UHF-транспондеры в основном производятся в виде фольги, что полезно для обработки больших объемов в ролевом процессе.

Также стоит упомянуть в этом контексте, что некоторые полосы частот в микроволновом спектре еще не стали доступными с финансовой точки зрения рентабельности, и, более того, они могут подпадать под действие местных разрешительных ограничений.

Применение

Пожалуй, рассмотрим применение в сфере медицины.

Системы RFID используют радиоволны на нескольких разных частотах для передачи данных. В медицинских учреждениях и больницах технологии RFID включают следующие приложения:

Обнаружение выхода из постели и обнаружение падения

Обеспечение того, чтобы пациенты получали правильные лекарства и медицинские устройства.

Предотвращение распространения поддельных лекарств и медицинских изделий.

Наблюдение за пациентами

Предоставление данных для систем электронных медицинских карт

И это использование только в одной сфере!

Так же технология применяется в:

Транспортной и складской логистике, предотвращение краж в торговых залах;

Системах контроля и управления доступом

Системы управления багажом

Преимущества использования технологии

Каждая микросхема имеет уникальный серийный номер, который назначается только один раз во всем мире (UID или TID). Это гарантирует четкую назначаемость в рамках отдельного продукта и обеспечивает индивидуализацию всего диапазона продукта.

Перезаписываемая память данных в микросхеме. Информация на носителе данных RFID может быть изменена, стерта или дополнена в любое время. Данные о продукте, обслуживании, производстве или обслуживании доступны непосредственно на продукте. (Преимущество перед обычными штрих-кодами)

Связь, которая осуществляется между носителем данных RFID и системой записи-считывания без требования визуального контакта, обеспечивает устойчивость к грязи за счет размещения в защищенных местах, а также для невидимой интеграции в существующие продукты и упрощения процесса. оптимизация.

Высокая скорость передачи данных составляет 100% первого прохода в случае штрих-кодов.

Возможность одновременного считывания нескольких носителей данных RFID за один рабочий этап (массовый захват), что ускоряет процессы.

Всё ли так хорошо?

Использование RFID вызвало серьезные споры, и некоторые защитники конфиденциальности потребителей инициировали бойкот продукции. Эксперты по защите прав потребителей Кэтрин Альбрехт и Лиз Макинтайр, два выдающихся критика, назвали две основные проблемы конфиденциальности в отношении RFID, которые заключаются в следующем:

Поскольку владелец предмета может не знать о наличии метки RFID, а метку можно прочитать на расстоянии без ведома человека, конфиденциальные данные могут быть получены без согласия.

Если отмеченный товар оплачивается кредитной картой или в сочетании с использованием карты лояльности, то можно будет косвенно установить личность покупателя, прочитав глобальный уникальный идентификатор этого товара, содержащийся в теге RFID. Это возможно, если человек, наблюдающий, также имел доступ к данным карты лояльности и кредитной карты, а человек с оборудованием знает, где будет покупатель.

Цели безопасности

При обсуждении свойств безопасности различных конструкций RFID полезно сформулировать четкие цели безопасности.

Безопасность

Метки (в дальнейшем «теги») не должны ставить под угрозу конфиденциальность их владельцев.

Информация не должна передаваться неавторизованным читателям и не должна дать возможность создания долгосрочных ассоциаций отслеживания между тегами и их владельцами.

Чтобы предотвратить отслеживание, владельцы должны иметь возможность обнаруживать и отключать любые теги, которые они несут.

Общедоступные выходные данные тегов должны быть случайными или легко изменяемыми, чтобы избежать долгосрочных ассоциаций между тегами и держателями.

Содержимое частного тега должно быть защищено контролем доступа и, если предполагается, что каналы опроса небезопасны, шифрованием.

И теги, и читатели должны доверять друг другу. Спуфинг любой из сторон должен быть практически невозможным.

Помимо обеспечения механизма контроля доступа, взаимная аутентификация между тегами и считывателями также обеспечивает определенную степень доверия. Атаки с перехватом сеанса и повторным воспроизведением также вызывают беспокойство. Индукция отказа или прерывание питания не должны нарушать протоколы или открывать окна для попыток взлома. И теги, и считыватели должны быть устойчивы к повторному воспроизведению или атакам типа «злоумышленник в середине».

Способы обезопасить использование технологии RFID

Предположим, что для устранения этих недостатков мы применяем политику удаления уникальных серийных номеров в точках продажи. Бирки, хранимые потребителями, по-прежнему будут содержать информацию о коде продукта, но не уникальные идентификационные номера. К сожалению, отслеживание все еще возможно путем связывания «совокупностей» определенных типов тегов с идентификаторами держателя. Например, уникальная склонность к обуви Gucci с RFID-меткой, часам Rolex и сигарам Cohiba может выдать вашу анонимность. Более того, этот паттерн по-прежнему не предлагает механизма доверия.

Обеспечение заявленных целей безопасности требует реализации контроля доступа и аутентификации. Криптография с открытым ключом предлагает решение. В каждый тег могут быть встроены определенный (тип) открытый ключ считывателя и уникальный закрытый ключ. Во время опроса метки и считыватели могут взаимно аутентифицировать друг друга с помощью этих ключей, используя хорошо понятные протоколы. Чтобы предотвратить подслушивание в зоне опроса, теги могут шифровать свое содержимое, используя случайный одноразовый номер, чтобы предотвратить отслеживание. К сожалению, поддержка надежной криптографии с открытым ключом выходит за рамки ресурсов недорогих (0,05–0,10 долл. США) тегов, хотя существуют решения для более дорогих тегов.

Симметричная аутентификация сообщений требует, чтобы каждый тег имел уникальный ключ для считывателя или чтобы ключ был совместно использован пакетом тегов. Для поддержки уникального ключа для каждого тега необходимы сложные накладные расходы на управление ключами. Если ключи должны быть общими, теги должны быть устойчивы к физическим атакам, описанным в; в противном случае компрометация одного эффективного тега ставит под угрозу всю партию. Внедрение защищенной памяти на недорогой бирке с числом логических вентилей, исчисляемым сотнями, является сложной задачей, особенно в свете сложности защиты памяти на смарт-картах с относительно большим количеством ресурсов. Даже поддержка надежного симметричного шифрования является проблемой в краткосрочной перспективе.

Рассматривая краткосрочные ограничения на ресурсы недорогих тегов, мы обсуждаем простую схему безопасности RFID, основанную на односторонней хэш-функции. На практике будет достаточно аппаратно-оптимизированной криптографической хеш-функции, если предположить, что она может быть реализована с затратой значительно меньших ресурсами, чем симметричное шифрование. В этой схеме каждый тег с поддержкой хеширования содержит часть памяти, зарезервированную для «мета-идентификатора», и работает либо в разблокированном, либо в заблокированном состоянии. В разблокированном состоянии все функции и память метки доступны для всех в зоне опроса.

Чтобы заблокировать тег, владелец вычисляет хеш-значение случайного ключа и отправляет его в тег как значение блокировки, то есть lock = hash (key). В свою очередь, тег сохраняет значение блокировки в области памяти мета-идентификатора и переходит в заблокированное состояние. Пока тег заблокирован, он отвечает на все запросы текущим значением мета-идентификатора и ограничивает все остальные функции. Чтобы разблокировать тег, владелец отправляет тегу исходное значение ключа. Затем тег хеширует это значение и сравнивает его с блокировкой, хранящейся под мета-идентификатором. Если значения совпадают, тег разблокируется.

Каждый тег всегда отвечает на запросы в той или иной форме и, таким образом, всегда раскрывает свое существование. Теги будут оснащены физическим механизмом самоуничтожения и будут разблокированы только во время связи с авторизованным читателем. В случае потери питания или прерывания передачи теги вернутся в заблокированное состояние по умолчанию. Доверенный канал может быть установлен для функций управления, таких как управление ключами, отключение тегов или даже запись тегов, требуя физического контакта между устройством управления и тегом. Требование физического контакта для критически важных функций помогает защититься от саботажа беспроводной сети или атак типа «отказ в обслуживании».

Механизм блокировки на основе хеша решает большинство наших проблем с конфиденциальностью. Контроль доступа к содержимому тегов ограничен держателями ключей.

Хотя этот вариант проекта частично удовлетворяет некоторым желаемым свойствам безопасности, более безопасные реализации требуют нескольких разработок. Одним из ключевых направлений исследований является дальнейшее развитие и внедрение недорогих криптографических примитивов. К ним относятся хэш-функции, генераторы случайных чисел, а также криптографические функции с симметричным и открытым ключом. Недорогое аппаратное обеспечение должно минимизировать площадь схемы и энергопотребление без отрицательного влияния на время вычислений. Безопасность RFID может выиграть как от улучшений существующих систем, так и от новых разработок. Более дорогие устройства RFID уже предлагают симметричное шифрование и алгоритмы с открытым ключом. Адаптация этих алгоритмов для недорогих пассивных устройств RFID должна стать реальностью в считанные годы.

Протоколы, использующие эти криптографические примитивы, должны быть устойчивыми к прерываниям питания и возникновению неисправностей. По сравнению со смарт-картами, RFID-метки обладают большей уязвимостью к этим типам атак. Протоколы должны учитывать нарушение беспроводных каналов или попытки перехвата связи. Сами теги должны плавно восстанавливаться после потери питания или прерывания связи без ущерба для безопасности. Постоянное совершенствование технологий неуклонно стирает границы между устройствами RFID, смарт-картами и повсеместными компьютерами. Исследования, направленные на повышение безопасности устройств RFID, помогут проложить путь к универсальной, безопасной повсеместно распространенной вычислительной системе. Все разработки, связанные с RFID-метками и другими встроенными системами, могут способствовать созданию надежной и безопасной инфраструктуры, предлагающей множество интересных потенциальных приложений.

Выводы

Таким образом, несомненными достоинствами RFID идентификации являются:

Отсутствие необходимости прямого контакта или видимости

Быстрота и точность

Неограниченный срок эксплуатации

Большой объем хранимой информации на маленьком носителе

Источник

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»

Источник