Wie man einen RFID-Chip noch kleiner macht

Forscher der North Carolina State University haben den vermutlich kleinsten hochmodernen RFID-Chip hergestellt:ein Gerät mit den Maßen 125 Mikrometer (μm) mal 245 μm. Der winzige Chip senkt möglicherweise die Kosten von RFID-Tags und ermöglicht deren Einsatz in der Lieferkettensicherheit für High-End-Technologien.

Um Lieferketten zu verwalten, haben Hersteller häufig erwogen, einen RFID-Chip an Mikroprozessoren oder Systems-on-Chips (SoCs) anzubringen. Der RFID-Chip hatte jedoch immer eine eigene separate analoge Komponente mit Ladungspumpen und Kondensatoren.

Herkömmliche RFID-Chips, die heute auf dem Markt sind, enthalten sowohl analoge als auch digitale Komponenten. Das analoge Front-End ist jedoch nicht digitaler Natur, was zusätzliche Kosten verursacht und viel Platz auf dem Chip einnimmt.

Die Designmethode des Teams von NC State eliminiert den Großteil des analogen Setups, indem es dem digitalen Teil ermöglicht, mit dem direkt empfangenen HF-Signal zu arbeiten.

Der neue Chip von NC State verwendet Standardbausteine der traditionellen digitalen Architektur – von der Gießerei bereitgestellte Standardzellen – und ermöglicht ihnen, direkt mit dem HF-Signal zu arbeiten. Die digitale Struktur portiert die RFID-Fähigkeit problemlos in eine Zielkomponente, wie z. B. einen integrierten Schaltkreis in einer Lieferkette.

Diese RFID-Fähigkeit wird in den Zielkomponenten mithilfe modularer digitaler Logikeinheiten, sogenannter IP-Blöcke, eingesetzt.

Die IP-Blöcke sind ihrer Natur nach "hauptsächlich digital" und erfordern keine stark abgestimmten analogen Layouts. Das digitale Design ist mit einer Vielzahl von Halbleitertechnologien kompatibel, wie sie auch in herkömmlichen Computerchips verwendet werden.

„Dies ermöglicht es, RFID-Tags in Computerchips einzubauen, sodass Benutzer einzelne Chips während ihres gesamten Lebenszyklus verfolgen können. Dies könnte dazu beitragen, Fälschungen zu reduzieren, und es Ihnen ermöglichen, zu überprüfen, ob eine Komponente das ist, was sie verspricht“, sagte Kirti Bhanushali , der als Ph.D. an dem Projekt mitgearbeitet hat. Student an der NC State und ist Erstautor der Arbeit.

Die Größe eines RFID-Tags wird weitgehend durch die Größe seiner Antenne bestimmt, aber der Chip ist der teure Teil, sagt Paul Franzon, korrespondierender Autor eines Artikels über die Arbeit und Cirrus Logic Distinguished Professor of Electrical and Computer Engineering am NC State.

Je kleiner der Chip, desto mehr Chips können Sie aus einem einzigen Siliziumwafer gewinnen.

Mit billigeren RFID-Tags können Hersteller, Distributoren oder Einzelhändler RFID-Tags möglicherweise verwenden, um kostengünstigere Artikel zu verfolgen, wie beispielsweise die Produkte in einem Lebensmittelgeschäft.

Das Team ist nun daran interessiert, mit Industriepartnern zusammenzuarbeiten, um die Kommerzialisierung des Chips auf zwei Arten zu untersuchen, sagt Franzon:Schaffung von kostengünstigem RFID in großem Maßstab für den Einsatz in Sektoren wie Supermärkten; und Einbetten von RFID-Tags in Computerchips, um hochwertige Lieferketten zu sichern.

„Das resultierende Tag kann weniger als 1 Cent betragen“, sagte Prof. Franzon gegenüber Tech Briefs per Email. "Das öffnet viele Anwendungen, darunter das Ersetzen von UPC-Codes für Lebensmittel."

W. Shepherd Pitts, der als wissenschaftlicher Assistenzprofessor an der NC State an dem Projekt mitgearbeitet hat, betont bei der Erkundung von Partnerschaftsmöglichkeiten mit anderen Unternehmen den „Plug-and-Play“-Aspekt des RFID-Tags. Die Idee ist, dass ein Prozessorhersteller die Technologie direkt übernehmen und einfach seine digitalen Peripheriegeräte hinzufügen könnte, um die Funktionalität eines Chips zu erweitern.

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„Wenn sie diese Funktionalität bereits in ihrer Hardwarebeschreibungssprache (Verilog, VHDL usw.) validiert haben, dann kann sie mit unserer Methode unter Verwendung von Standard-Place-and-Route-Tools realisiert werden“, schrieb Pitts per E-Mail. „Die analoge Designkomponente ist sehr leicht und lässt sich schnell in neuen Knoten einsetzen, da Schaltungen wie Ladungspumpen vermieden werden, daher ist es ein ‚größtenteils digitaler‘ Ansatz, der vom Anbieter bereitgestellte Standardzellen verwendet und somit auf die aggressivsten Fertigungsknoten skaliert.“ P>

Das Papier „A 125μm×245μm Mainly Digital UHF EPC Gen2 Compatible RFID tag in 55nm CMOS process“ wurde am 29. April auf der IEEE International Conference on RFID