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安全、可靠、成本低,凯路威独创X-RFID®技术将续写新篇

2018年08月16日

  四川凯路威电子有限公司(以下简称“凯路威”)成立于2001年,由著名“千人计划”集成电路专家彭泽忠博士创建,专注于物联网核心技术RFID芯片研发与应用,拥有多项全球领先的独创芯片专利技术,成果丰硕,产品线丰富。公司依托全球领先的XLPMTM存储器技术,致力于向业界提供最安全、最可靠和最低成本的RFID芯片及应用解决方案。近日RFID世界网记者有幸采访了凯路威创始人兼CEO彭泽忠先生,并与其面对面沟通了解了凯路威的独创技术X-RFID®及最新的应用成果。

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  四川凯路威电子有限公司创始人彭泽忠先生

  采用专利XLPMTM存储器工艺技术的RFID芯片,简称X-RFID芯片——适用于RFID的创新存储器技术

  众所周知,RFID作为一种非接触式的自动识别技术,是利用射频信号和空间耦合的传输特性来实现对目标物的自动识别,系统由天线、耦合元件、芯片等构成。彭总告诉记者,常规的RFID芯片通常由射频前端、逻辑控制、存储器等电路组成,其存储器多采用了EEPROM,这是一种带电可擦写可编程只读存储器。EEPROM是用户可更改的非挥发性存储器,可通过高于正常工作电压的方法来擦除和重写,其制造工艺相对比CMOS工艺复杂且昂贵,在器件密度方面不尽人意,也成为了RFID标签价格居高不下的技术根源。

  而由凯路威独创的X-RFID®技术则运用了一种全新的存储器技术——XLPMTM(Super Low-power Permanent Memory,超级低功耗永久性存储器)。XLPMTM是一种新型不挥发存储器(NVM,Non-Volatile Memory)技术,它采用100 %深亚微米标准CMOS工艺,与制造逻辑电路(CPU、DSP等)的工艺相同,不需增加浮置栅工艺,与传统的芯片制造工艺相比可节省四分之一的工序。

  彭总指出,X-RFID®芯片采用XLPMTM存储器代替传统的EEPROM作为ID码存储器件,能充分体现XLPMTM存储器的独特优势,也使得该芯片具有优成本、高可靠、高安全的技术特性。

  X-RFID®让RFID技术优势再现

  如何才能使RFID芯片的成本更低?彭总作为一位资深的技术专家,对此进行了透彻的研究。他对记者表示,制作工艺的选择将直接影响RFID芯片的成本。据介绍,采用XLPMTM存储器技术的X-RFID®芯片,选择先进的100%深亚微米标准CMOS工艺来制造芯片,不仅节省了四分之一的掩模版和制造工序,而且在莫尔斯法则下,在同样的工艺档次上,XLPMTM存储器比传统的EEPROM或Flash存储器成本会大幅度降低。

  “常规的RFID芯片需要30层掩膜,我们的X-RFID®只需要23层。”彭总这样说到。

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  X-RFID®与EEPROM-RFID工艺掩膜比较

  RFID芯片的可靠性,即对数据保持能力(Data Retention),也是一个重要参数指标。传统采用EEPROM作为存储器件的RFID芯片,数据最多保持10年;而X-RFID®采用不含浮置栅结构的存储器件,其数据保持能力从原理上远高于EEPROM,并已经得到实际考核的验证。据悉,中电科技集团第58所检测中心对X-RFID®实施了高温加速寿命试验,并且还出具了书面检测报告判定:在常温存储条件下,X-RFID®芯片可有效保存数据长达100年。如此超高的数据保持能力,将极大地扩展X-RFID®的潜在应用领域。

  在纷繁的物联网世界里,安全是广为关注一个问题。据彭总透露,X-RFID®在安全性方面有着绝佳的优势,并从技术的角度作了一番对比:常规RFID芯片中的EEPROM本身是一种从物理上可以擦除和改写数据的存储器件,EEPROM存储器可以利用控制栅改变浮置栅上的电位,从而达到改写的目的;而XLPMTM存储器是通过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,所以具有极高的抗篡改能力。XLPMTM存储单元的“0”和“1”两种状态,没有电位差异和视觉差异,因此具有极高的抗侦破能力,可以有效防止芯片的密钥数据被侦破确保芯片整体数据安全性。

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  EEPROM与XLPMTM单元结构对比

 

X-RFID®与EEPROM-RFID特征比较

 

EEPROM-RFID

X-RFID®

X-RFID® 的特性

价格比

1

0.7~0.3

硅圆片加工成本和合格率

数据保持时间

10年

≥100 年

数据存储机理

防止数据篡改

可追加数据的档案式存储

防止数据侦破

“1”和“0”状态无电位差异和视觉差异

嵌入能力

EEPROM

100%标准CMOS工艺

X-RFID® 易于嵌入 SoC

 

  X-RFID®具备广阔的应用前景

  随着RFID技术的成熟和普及,越来越多的人已意识到应用RFID技术会给行业发展带来积极的作用。再加上中国政府有关部门对RFID的政策扶持力度持续加大,为RFID的发展创造了一个良好的成长环境。

  紧跟物联网的发展浪潮,凯路威自成立以来始终专注于全自主的X-RFID®技术及产品的迭代升级,除了对成本、安全和可靠性上的改良,X-RFID®还在抗医疗辐照(伽马射线辐照数据不丢失)、持续耐高温等方面发挥出了独特可靠性优势。目前,基于X-RFID®技术芯片研发设计的电子标签产品可被广泛运用于医疗管理、物流追踪、服装管理、仓储管理、资产管理、智能制造、商品防伪、档案管理、行李包裹、电子门票/证卡、食品溯源、无人超市、新零售、交通/车辆管理等众多领域。

  从丰富的应用领域中,彭总对记者就医疗管理、物流追踪、防伪溯源、档案管理、资产管理等五个应用领域产品与解决方案作了技术解读。

  1、以X-RFID®技术芯片为核心的医疗管理

  在医疗领域相关的医药、医疗耗材、手术器械等在使用生命周期中,越来越多的采用RFID作为物品标识管理应用,大多涉医物品在使用前均需要做无菌化处理,目前最有效的灭菌处理方式如伽马射线辐照灭菌,会对RFID芯片数据保持有毁灭性的影响,常规EEPROM存储器的RFID芯片随物品进入辐照灭菌后,会产生电荷逃逸等现象,因而出现辐照后RFID标签数据丢失或者异常,无法保障医疗物品管理的识别基本需求。在医疗领域有的物品出厂前做一次灭菌,有的则需要周期性循环灭菌处理,X-RFID®技术芯片可以在物理上防止芯片被辐照后的数据丢失,因为芯片存储器XLPMTM采用的是击穿氧化膜的原理进行数据保持,具备独特的可靠性优势,未来X-RFID芯片将会成为医疗领域物品RFID标识应用的重要基石。

  2、以X-RFID®技术芯片为核心的物流追踪

  当前服装领域RFID应用成为全球RFID市场标签消耗性应用量最大的热土,无可非议RFID技术能有效的提升服装行业物流供应链整体的效率水平,也将RFID本身的技术特点价值回归到了核心,在服装生产、仓储分拣、物流追踪、门店零售等全流程打通,最大化实现了物品数据采集的高效、准确性。这一领域的成功应用对航空行李分拣、快递包裹等行业带来了新的物流水平参考,据统计2017年,中国快递包裹数量超过了400亿个大关,越来越多的物流专业企业开始尝试在体系导入RFID技术,但是这样海量的应用对成本极为敏感,X-RFID®技术是公司从一开始定下的差异化战略技术路线,因为在芯片XLPMTM存储工艺上我们站在最大化降低成本的制高点,我们的X-RFID®芯片制造过程中省去的6-7层掩膜工艺便是未来RFID芯片进一步突破成本瓶颈的关键法门,这一方面我们已经走在了全球RFID芯片核心技术发展的领先前沿,公司目前量产的多款高性能X-RFID芯片在物流领域已经广泛的应用,未来公司会在芯片制程工艺上进一步研发升级突破,为物联网时代海量的物流追踪提供更优成本的RFID芯片产品。

  3. 以X-RFID®技术为核心的防伪溯源平台系统

  RFID的防伪溯源应用在国内已经波涛汹涌的演进多年,从最早仅靠RFID芯片的唯一UID到现在芯片中加入SM7等商密算法,防伪本身一直是在道高一尺、魔高一丈的互为切换较量之中,虽然目前采用加密算法的芯片已经如同银行卡金融级的安全性,但是如果RFID芯片采用的是EEPROM等具有0/1电位视觉差异的存储器器件,RFID标签要作为一个真伪的凭证,就没有真正的数据安全性可言,因为再复杂的密钥也是可以通过0/1电位视觉差异实现数据的侦破,从而再一次回到RFID芯片唯一UID码被复制白片的覆辙上。

  虽然芯片数据侦破目前在市场上技术还是太前沿,但已经有一些非常成熟的RFID防伪应用已经走到对芯片本身数据防侦破的刚需层,我们顺势而为依托X-RFID®技术芯片构建了一套完善的防伪溯源平台系统,本系统基于互联网信息技术,采用X-RFID®芯片标签对产品从生成、流通、分销和零售等环节实时跟踪达到溯源目的。X-RFID®芯片OTP物理防篡改、抗侦破,厂家一次编程写入数据后不可更改,无法复制,保障商品信息无法被厂家以外人员仿造,从而杜绝商品被仿冒带来的经济和信誉的损失。

  4.以X-RFID® 技术为支撑的资产/设备巡检智能管理系统

  物联网的基建,采用RFID对资产/设备巡检等管理也越来越多,特别是在电力、石油、铁路等重资产行业领域,大多数的资产的生命周期都大于10年数十年,以X-RFID®技术高可靠性、长寿命等优势价值发挥,凯路威基于X-RFID的设备巡检智能管理系统也应运而生,结合GPRS/GIS技术、移动互联网技术通过对设备赋予X-RFID®芯片身份证,以X-RFID®芯片为数据信息载体,通过手持机按照设定路线进行设备巡检,以实现野外设备巡检可视化、巡检数据实时化、图表化,从而达到优化巡检路线、定位跟踪、异常报警、巡检考核,解决传统设备设施巡检中存在的信息反馈不及时、现场危害翻译的处理控制不准确、线路规划不合理,甚至巡检遗漏等问题。

  此系统支持GPS地图定位,可根据巡检任务查询该次任务范围内的位置和信息,巡查信息准确、实时上传到系统,进行全流程监管,并将作业计划于执行情况自动对比,实时考核,有效避免巡检遗漏问题,杜绝安全事故、避免人工操作造成的安全隐患。

  5.以X-RFID®作为信息载体建立实体档案智能管理系统

  实体档案RFID智能管理已经蔚然成风,但目前大多数常规EEPROM存储工艺的芯片理论数据保持寿命10年左右,但是档案本身有的需要伴随终生,我们X-RFID®芯片100年以上数据保持寿命的永久性优点正好可以发挥它的价值,公司也承建过多个基于RFID的实体档案系统,系统是以先进的X-RFID®技术为基础,借助凯路威自主研发的各类型智能识别设备,利用数据库、面向对象开发、信号处理、微弱信号检测等技术,构建实体档案信息综合管理系统,实现档案库存和流通环节的数字化、信息化、智能化管理,达到精准、高效、科学的档案管理要求。

  该系统以X-RFID®作为信息载体,取代了传统的纸质工作流程,不仅减轻劳动强度、降低差错率、提高业务办理效率,而且还创新管理模式、优化管理流程、实现数据共享,为档案管理行业带来全新、便捷、高效、智能的信息化管理系统。

  凯路威X-RFID®产品明星们集中登台IOTE 2018

  在第十届国际物联网博览会夏季展(简称IOTE 2018,7月31日-8月2日举办)上,凯路威带来了X-RFID®家族的明星们。彭总对记者说到:“这次展会我们带来了五款X-RFID®新产品,个个都有它们的酷炫本领。”

  X-RFID®明星之一——KX1207是一款ISO14443A协议标准,兼容手机NFC Forum Type2标准的新型Ntag标签芯片,采用X-RFID®技术,2Kbits大容量存储,具有X-RFID®优势特性外,创新加入SM7国密安全算法,具有低成本、高安全等独特优点,可广泛应用于NFC手机最适配的防伪溯源、蓝牙/wifi配对、NFC名片等领域。

  X-RFID®明星之二——KX1010S是一款符合ISO15693协议标准的高安全防伪专用芯片,采用X-RFID®技术,2Kbits大容量存储,内置SM7国密高安全算法,工作距离可达1米以上,优异的防冲突多标签识别性能,满足至少400张以上群读应用需求,可用于酒类等商品从生产制造到物流、零售全流程的溯源防伪数据采集与安全认证识别。

  X-RFID®明星之三——KX1008S是一款符合ISO15693协议标准的低成本RFID芯片,采用X-RFID®技术,创新简化10条精简指令集设计,工作距离可达1米以上,优异的防冲突多标签识别性能,满足至少400张以上群读应用,特别适用于无人超市、无人冷柜应用等环境。

  X-RFID®明星之四——KX2005SE芯片符合ISO18000-6C通信协议标准,采用了业界首创的Only EPC小存储容量轻化设计,128bits用户可编码EPC存储空间,没有用户区;更低功耗,更高灵敏度,并且支持三维全向天线连接方式,具有更好的识别方向性。

  X-RFID®明星之五——KX2005S芯片符合EPC Gen2及ISO18000-6C通信协议标准,2Kbits大容量,128 bits用户可编码EPC存储空间,1552 bits用户区;支持三维全向天线连接方式,具有更好的识别方向性,大容量可扩展。

  后记

  “此次展会聚集了来自全球的物联网品牌和行业精英,是一次了解行业技术与应用的交流盛会,也是了解物联网发展趋势的绝佳平台。”彭总这样对记者说到,“凯路威‘用芯感知世界,创新成就未来’,坚信X-RFID®中国芯生来就注定会不断地掀起物联网应用新潮流!”

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