X-RFID芯片及其应用介绍

1、X-RFID 芯片及其应用介绍一、 常规 RFID 芯片及数据保持能力RFID 芯片通常由射频前端、逻辑控制、存储器等电路组成。 RFID 标签在进入读写器的 工作区域后, 接收射频脉冲, 芯片内部的数据解调电路从该信号中解调出命令和数据并送到 逻辑控制部分,完成数据存储、发送或其他操作。存储器用来存储 RFID 芯片的 ID 号及其 它用户数据。常规 RFID 芯片的存储器采用 EEPROM,EEPROM(电可擦写可编程只读存储器是可用户 更改的只读存储器(ROM ,是一种非挥发性存储器,断电以后存在的数据不会丢失,EEPROM 可通过高于正常工作电压的方法来擦除和重编程(重写 。EEPRO

2、M 是利用电平的高低来存放数据的。受到 门氧化层和 IPD 的质量影响, EEPOM 的 数据保存能力一般为 10年, EEPROM 的数据保存能力也决定了常规 RFID 芯片的数据保存 能力。所以在要求数据保存能力大于 10年的领域,需要慎重选择传统的 RFID 芯片技术, 不然会有非常巨大的数据维护工作量, 并给可能造成系统的数据混乱。 比如:图书馆藏书管 理和资产管理领域。二、 X-RFID 芯片X-RFID 是凯路威电子独创的一项新的 RFID 芯片技术,不同于常规 RFID 芯片, X-RFID 没 有采用传统的 EEPROM 存储器,而是应用了一种新的存储器技术 -XPM 技术(由

3、彭泽忠博 士发明 。 XPM 存储器采用 100%的深亚微米标准 CMOS 工艺, 与制造逻辑电路 (CPU, DSP 等 相同, 不需增加浮置栅工艺。所以,在同样的工艺档次上,XPM 存储器比传统的 EEPROM 或 Flash 存储器的硅圆片(Wafer加工成本降低。又由于 XPM 存储器可采用当前最先进的商用 CMOS 工艺(0.13um生产,芯片面积为 0.25um CMOS工艺的 1/4,所以产品的性能/价格比率可 进一步提高。XPM 技术建立在商用标准的 CMOS 逻辑电路工艺技术之上。 业经投片验证。 XPM 技术可利 用当今最先进的 CMOS 技术,提供高性能、高集成度、高可靠

4、性和可以现场电编程的不挥发 存储器(NVM的解决方案。和其它嵌入式不挥发性存储技术不一样,XPM 产品采用标准的 CMOS 逻辑电路工艺,不 需要任何附加的掩膜版和工艺修正就可以提供基于 XPM 的半导体产品。 XPM 技术利用标准的 CMOS 工艺,其按比例缩小的性能使客户可以利用最先进工艺技术的 FOUNDRY(硅片代工厂 进行产品开发。XPM 技术不像其它 NVM 技术固有的那样,受几何尺寸的约束(例如需要限制 隧道氧化层厚度以保证可靠运行。经实践表明,XPM 产品具有高可靠性,不易受温度、电压、辐照以及读操作次数等因素 的负面影响。 预计 XPM 存储器的数据保持力在 100年以上,

5、支持十亿次以上的读操作。 这就 使得 XPM 成为在恶劣条件下存储安全数据、 密码数据、 个人档案信息以及其它有较高安全要 求的系统中理想的永久性数据存储技术。X-RFID 的技术特点目前 RFID 技术的强大的开发能力可望在众多的领域产生革命性的进步,极大地提升各 行业的技术水平和工作效率。RFID 技术应用前景受到世界各国政府的重视,也引起了众多 商家的进入。但是,在 RFID 技术的应用上,有两个因素成为制约 RFID 市场应用的“瓶颈” :一是 RFID 标签的昂贵价格, 另一个就是 RFID 在许多应用上都受到关注的数据安全性, 即防 篡改和伪造。X-RFID 产品在技术上实现的重大

6、突破,具有高可靠性和安全性,低成本,寿命长等特 点。1X-RFID 在可靠性及安全性上的技术突破RFID 可靠性技术包含 RFID 系统可靠性和 RFID 标签本身的可靠性。RFID 系统所涉及的 可靠性问题有:金属物和水对射频操作的影响, 对多个标签读出的抗冲突 (Anti-Collision 技术等等。RFID 标签本身的可靠性技术主要包括数据可靠存储和数据保密。标签数据的保密性和安全性包括标签不被侦破、 篡改和伪造。 必须杜绝黑客截获标签中 密码的可能性。当前市场上普遍采用了各种软件和硬件加密技术。但是,由于 EEPROM 本身 是一种从物理上可以擦除和改写数据的存储器件,当上述密钥被侦

7、破, ID和数据极易被篡 改和伪造。X-RFID 芯片, 采用 XPM 存储器作为 RFID 芯片中 ID 码存储器件,替代常规 RFID 所采 用的 EEPROM。由于采用了有别于 EEPROM 和 Flash 的数据存储原理:XPM 存储器改变栅氧化层的导电状态实现 ID 码存储, 其物理状态不可逆转, 故 X-RFID 标签产品具有极高的数据保 持能力和抗篡改能力;XPM 存储单元的“0”和“1”两种状态,没有电位差异和视觉差异, 该特性使 X-RFID 标签产品具有极高的抗侦破能力。XPM 存储器的独特优势,成就了 X-RFID 芯片的卓越安全、可靠特性。2X-RFID 的工艺技术在成

8、本上取得突破性进步制作工艺技术的选择,直接影响 RFID 芯片的成本、性能、可靠性等关键市场能力和市 场竞争能力。解决价格问题的根本手段是寻求低成本制造技术。 当前 RFID 标签中采用 EEPROM 作为 存储 ID 码的器件。 EEPROM的制造工艺比逻辑电路工艺复杂和昂贵,且不能获得先进的标 准 CMOS 工艺(当前商用为 0.18m和 0.13m已经实现的器件密度,这是造成 RFID 标签 价格居高不下的根本原因。彭泽忠博士发明的 XPM 存储器技术1, 可采用 100%的先进的深亚微米标准 CMOS 工艺, 不需增加浮置栅工艺,在同样的工艺档次上,XPM 存储器比传统的 EEPROM

9、 或 Flash 存储器 成本大幅度降低。 XPM存储器与制造 CPU, DSP 的工艺完全相同, 具有优异的片上系统 (SOC 嵌入性能,使得最终产品的成本可进一步降低。XPM 技术的先进性,使得 X-RFID 产品具有全世界最安全可靠、极低成本的优良特性, 克服了制约 RFID 技术大规模应用推广的技术难点。 这为 RFID 技术的发展带来了不可估量的 前景。RFID 技术与条码、生物识别等自动识别技术,以及与互联网、通信、传感网络等信 息技术融合,将构筑一个无所不在的网络环境,将会产生新的互联网一样的神话。RFID 芯 片设计与制造技术的发展趋势是芯片功耗更低, 作用距离更远, 读写速度

10、与可靠性更高, 成 本不断降低。芯片技术将与应用系统整体解决方案紧密结合。3X-RFID 在标签数据保持寿命上取得突破性进步标签可靠性的一个重要参数是数据保持能力(Data Retention 。传统的 RFID 芯片采用 EEPROM(包括任何以浮置栅为基本结构的存储器作为存储器件,数据最多保持 10年。而 X-RFID 的数据保持寿命是 50年以上。三、 X-RFID 的应用领域1图书和文档管理在每本书上安放 RFID 标签,使图书的借还书、自动借阅、防盗、盘点、找书、整理书 架、自动分拣均通过 RFID 标签完成,让图书管理数字化,图书馆变成现代化数字管理图书 馆, 真正实现自动借阅的快

11、捷方便、 防盗系统的可靠准确、 盘点、 找书、 整理书架的快速 (用一台手持读写器,二十万册书盘点只需 3小时! ,还书便利。然而在用常规 RFID 技术进行图书馆管理,面临两个主要问题。首先数据保存能力不能满足需要藏书管理要求,因为在图书馆,图书馆藏超过 10年以 上很正常,而常规 RFID 的数据保存能力只能保证 10年,这样如果图书馆采用常规 RFID 技术,将会面临大量的数据维护工作量和潜在的数据混乱威胁。其次, 通常图书馆馆藏量巨大, 这样用到的标签数量将非常客观, 单个标签成本的就非 常敏感。X-RFID 的数据保存能力长和低成本的优势正好解决了常规 RFID 技术进行图书馆管理

12、中碰到问题。 X-RFID 从某种意义上来说就是一种图书馆专用的 RFID 技术。2证照管理及防伪证照管理包括身份证, 社保卡,学生证(结合档案管理 ,准考证,暂住证,营业执照, 税务登记证和房产证等证件管理。由于具有唯一标识,识读准确快速,安全性更高,无机械 磨损,防污损等特点,RFID 已经在身份证,电子护照,学生铁路票购买优惠证等证照的管 理中得到了广泛的应用并取得了良好的效果,现在正在更大范围的应用中快速推广。 X-RFID 是一种 OTP 的 RFID 技术,相比常规 RFID 技术,X-RFID 从物理上可以保证信息 的不可更改性,另外从数据保密和安全性方面也有独特的优势,所以 X

13、-RFID 非常适合证照 管理。3门票管理基于 RFID 标签的电子门票由于其出色的防伪特点和快速便捷的服务功能, 有助于 杜绝 假票,协助入场者对号入座,有效提高入场速度,有效控制入场人数,减少意外情况发生 , 被越来越多的活动所采用,德国世界杯、上海大师杯、珠海中澳男篮对抗赛、北京工体曼联 足球邀请赛、北京车展等文娱赛事和展会的门票就采用了 RFID ,门票电子化成为未来应用 的发展趋势。作为一种抛弃型的一次性 RFID 标签应用, X-RFID 低廉的成本将可以大大节约 RFID 电子门票的应用成本,同时防伪性方面也由于常规 RFID 技术。4资产管理随着 RFID 技术以及信息技术(包

14、括数据库技术,网络技术,信息系统技术等的发展, 使得采用 RFID 技术来对资产进行管理成为可能。RFID 技术能够快速、准确地对资产信息进 行采集、获取和控制,而辅助的信息技术能够有效地对资产信息进行处理和分析。众多固定资产项目的使用年限是多于 10年的, X-RFID超长的数据保持能力就决定了比常规 RFID 更适合用于 RFID 资产管理。5单品管理RFID 技术已经成功应用于托盘和大包装箱,正在向单品管理拓展。在单品应用中,最 大的一个挑战就是 RFID 标签成本, X-RFID 独特的低成本优势正好与单品管理对低成本的 要求匹配,未来将会在单品管理中有光明前途。除了以上领域,只要对低

15、成本,超长数据保存能力,高安全可靠性有要求的应用领域, 都将是 X-RFID 适合的应用领域,如电子钱包,药品防伪,烟酒智能包装等领域。四、 总结综上,本文介绍了一种新型的 RFID 芯片技术,相对与常规 RFID 芯片技术,它采用了 XPM 存储器替代 EEPROM ,从而具有低成本,高可靠性和安全性,超长数据保存能力的特 点。非常适合在图书管理,证照管理,门票管理,资产管理和单品管理等 RFID 应用领域。详情请咨询:凯路威(国际集团 Kiloway International Inc.江苏凯路威电子有限公司江苏省江阴市澄江中路 159号高新技术创业园 C 座 703室, 214434Te

16、l:86-510-81602289 Fax: 86-510-86102290Jiangsu Kiloway Electronics Inc.Room 703, Building C, Jiangyin High-Tech Park, No. 159 Chengjiang Middle Road, Jiangsu, P.R.China上海凯路微电子有限公司上海市松涛路 563号 1号楼 305室 (上海市张江高科技园区 , 201203Tel:86-21-50277855,50277856 Fax: 86-21-50277856Shanghai Kiloway Electronics Inc.Room 305, Building 1, No. 563 Songtao Road, Shanghai, P.R.China四川凯路威电子有限公司(原绵阳凯路微电子有限公司四川省绵阳市高新区绵兴东路 96号, 621000Tel:86-816-2542377 Fax: 86-816-2542377-800Sichuan Kiloway Ele