内部の外観：RFIDおよびその他のタグ

スカイフォールを聞かせて

崩れると

高く立ちます

そしてすべてに直面します...



6か月以上愛されているInside Lookシリーズの全シリーズ（「少なくとも私は本当にそう願っています」）の最後の記事が公開されてからかなりの時間が経過しました。 書くことも話すこともなかったわけではなく、Habréの次の記事の主題となるものを乗り越えたところです（ITトピックに当てはまらないので、ジャンクに送らないことを望みます）。 それまでは無料です。RFID（無線周波数識別）とは何か-簡単なラベルがそれらに加わるか-テクノロジーの小さな一歩が世界中の何百万、さらには何十億もの人々の生活を劇的に変えた方法を見てみましょう。

まえがき

すぐに予約したいです。



この記事の作業を開始する前に、顕微鏡写真、特に光学、インターネット上の情報、および以前の出版物の知識から、チップのどこにどの要素が配置されているかを判断できることを本当に期待していました。 少なくとも「家庭」レベルでは、これはメモリであり、これは電源回路であり、ここで情報が処理されると言われています。 確かに、RFIDはあなたが考えることができる最も単純なデバイス、最も単純な「コンピュータ」であるように思われます...



しかし、人生は独自の調整を行い、私が見つけたものすべて： 新世代のラベルのためのデバイスの一般的なスキーム、たとえばメモリがどのように見えるべきかの写真-RAMに関する記事でこれに注意を払わなかった理由すら知らない（おそらく自己紹介する）修正する機会？！）、およびチップワークスからのA5プロセッサのスキャンダル-トリガー-露出 。

理論部

伝統的に、私たちはいくつかの入門部分から始めます。

Rfid

無線周波数認識技術の歴史-おそらくそれは考えられないものと考えられないすべてのRFID（無線周波数識別）の変種と呼ぶことができる-は、ソ連、ヨーロッパ、米国であらゆる種類の電子機器が積極的に開発された20世紀の40年代に遡る。



当時、電気で動く製品はまだ好奇心が強いため、科学者は耕作地を持っていませんでした。黒い地球地域のように、どこにいても、シャベルのすねで、木が成長します。 自分の判断：マックスウェルは、半世紀前（ 1884年 ）に彼の法律を提案しました。 そして、これらの方程式に基づく理論は、電波理論 （発見から信号変調モデルなど）を含め、2〜3年（1900年から1914年）後に現れ始めました。 さらに、第二次世界大戦の準備と実施は、この分野に足跡を残しました。



その結果、40年代の終わりまでに、 この記事で説明したものよりわずかに大きい「友人または敵」認識システムが開発されましたが、実際には最新のRFIDタグと同じ原理で機能しました。



現代のRFIDに近い最初のデモは1973年にロスアラモス研究所で開催され、この種の識別システムの最初の特許の1つは10年後の1983年に取得されました。 より詳細なRFID履歴は、 Wikiおよび他のいくつかのサイト（ 1および2 ）で見つけることができます。



私は英語の記事がもっと好きです。それから、使用、生産コスト、標準などに関する多くの有用な情報を見つけることができます。 など



原則として、RFIDタグは、アンテナとマイクロチップという2つの主要なコンポーネントで構成されています。 送信機（またはリーダー）の電磁波を拾い、変換するにはアンテナが必要です。

a）信号の中

b）チップ自体に電力を供給する電気、すなわち 特定の操作の実行、および

c）応答信号を送信する。



これはパッシブタグの場合です。 通常、このようなタグは製造が比較的「簡単」で、タグと送信機間の距離が最小の場合に主に識別カードで使用されます。 以下で詳細に説明する最も単純な例は、毎日使用されるメトロマップです。モスクワだけでも数百万人が住んでいると考えるのは恐ろしいことです。





リーダーのアンテナとカード自体の電磁場の分布を示す美しい写真（ ソース ）



内蔵バッテリーによるアクティブなタグは、作動半径、寸法、より複雑な「詰め物」（温度計、湿度計、さらにGPS測位チップ全体でタグを補完することができます）および対応する価格が大幅に大きくなります。



タグはさまざまな方法で分類できます：動作周波数（LF-低周波〜130KHz、HF-高周波〜14MHzおよびUHF-超高周波〜900MHz）、タグ内のメモリのタイプ（読み取り専用、1回書き込み、繰り返し書き込み）によって分類できます。 ちなみに、すべてのメーカーに愛され、NFCによって宣伝されているHFバンドに属しているため、多くのよく知られた問題があります。



多分これは、特に私には少し退屈だと思われるので、RFID理論で終わる場所であり、RFIDタグの生活の中で最も辛quantな詳細に興味がある人- ようこそ！ ）

その他のタグ

残念ながら、RFIDタグのコストは他の種類の識別に比べてかなり高いため、たとえば、バーコード（またはバーコード）、時にはQRコード、および保護を使用して、食品やその他の「人気」商品を購入しています盗難防止タグ（またはEAS-電子記事監視 ）は、盗難に対する保護を提供します



最も一般的なのは3つのタイプです（すべての写真はWikiから取得されます）。

• 電磁システム（通常は本を販売するときに使用され、背骨のページの間のどこかに接着されます）
  
  
• 音響システム
  
  
• 無線周波数システム（通常、それら、またはラッチ付きのプラスチック製の類似物は、衣服やエリートアルコールのボトルなどを供給します）
  
  

私たちの前には、多くの素晴らしい発見があります。時には完全に予想外で、もちろんハードギーなHDのポルノです！



誰かが少し理論を考えた場合、 この英語のサイトへようこそ。

実用的な部分

それで、私たちの周りの世界でどんなタグが発見されましたか：





左から上へ：モスクワの地下鉄地図、Aeroexpressの鉄道パス、建物に入るためのプラスチックカード、RusNanoForum-2011展示会でPerekrestokが提示したRFIDタグ。 右から上への列：無線周波数EASタグ、音響磁気EASタグ、磁気ストリップ付きモスクワの公共交通機関のボーナスチケット、RosNanoForumの訪問者のRFIDカードには2つのタグが含まれています。



モスクワ地下鉄の最初のカードが発表されました-始めましょう。

最初の円で。 モスクワ地下鉄チケット

まず、この「タグ」の核心を隠す紙の層を取り除くために、カードを普通の水に浸します。





ストライプモスクワメトロカード



さて、光学顕微鏡で小さな倍率でそれを詳しく見てみましょう：





モスクワ地下鉄への通路用のカードチップの顕微鏡写真



チップは完全に固定されており、4つの「脚」すべてがアンテナに取り付けられているという事実に注意を喚起したいと思います。これは、別のRFIDタグと比較するために後で役立ちます。 チップが置かれている場所でプラスチックベースを半分に折り、左右に少し振ると、簡単に外れます。 その結果、針の目の大きさのチップができました。





アンテナから分離した直後のチップの光学顕微鏡写真



それでは、このトリックを試してみましょう。





フォーカス位置を下から上に変更



同僚のBarsMonster は、チップの「開口部」に関する彼の記事で、チップの表面の有機物を燃やすために熱酸を使用しました。 私は彼らともう少し愛情深くなり、アセトンで煮沸しました（もちろん還流冷却器付き）。



NB！ これらすべてのサド自虐的行動を家庭で繰り返すことは強くお勧めしません。 BarsMonsterには埋立地があり、実験室にはドラフトがあります。



出来上がり、表面はきれいにされ、金属化の最後の層は損傷を受けず、その隣にはまったく同じポリマー「剥離」があります。





プラスチックカード上にチップをしっかりと保持するクリーニングされたチップとポリマーベース



では、エッチングを試してみましょう。 接点とメタライゼーション層の間のスペースは、アモルファス二酸化シリコンなどの誘電体で分離する必要があります。 したがって、エッチングにはフッ化水素酸またはHFを使用します。 あまり濃縮されていない溶液を調製し、続行します。



このソリューションをアーム付き電子顕微鏡で1分間保持した後、大きな変化に気付くことは困難です。





1分後のHFでのチップエッチングの顕微鏡写真



ところで、非常に明らかに写真。 充電効果はそれにはっきりと現れており、このコントラスト（充電/充電ではない）によって、マイクロ回路の個々の粒子を互いに区別するのは簡単です。



時間をさらに2分増やします。 エッチングが多少均一になるように、エッチング中に溶液をわずかに混合することが望ましいため、最も重い部分が最初に「飛び散る」：





チップから引き裂かれたアンテナの取り付けパッドの顕微鏡写真





別の角度から見てみましょう



そして、ここにサイトの添付場所があります。 一部の場所ではピンが引き裂かれ、一部の場所では手つかずのままでした。







サイズについて。 チップ内の金属堆積の厚さは20〜30 nm〜100〜150 nmの範囲で、金属化層間の距離は、上記の写真から判断すると約950 nmです。 金属の「膜」は非常に薄くて緊張しているため（これらの導体を適用する条件による）、巨大な「バレル」の上に立つため、酸が支持ベース-二酸化ケイ素を腐食すると、膜は張力を緩和しようとし、金属化層間の大規模な接触を試みますそれらの下の空きスペースに「落下」します。 誘電体を正確にエッチングせず、チップの個々の要素間の導体の3Dネットワークを見ることができないのは、要素のサイズと実験のいくつかの制限です。



たとえば、次のように、科学が少し芸術に変わることもあります。





ナノスカメオカ...



フッ化水素酸で数分（合計5分）耐えることができます。 風景は劇的に変化し始めます-ますます多くの部分が彼らの場所を去っています。 アナーキーは以下を設定します：





合計5分間のエッチング後のチップの全体図



他のすべてに加えて、私たちは酸でチップに耐えます。それはそれが欲しいかどうかを意味しますが、金属は酸と相互作用し、徐々に溶解します。 EDX分析を使用したカメラマトリックスに関する記事に示されているように 、製造業者は金を削って安価なアルミニウムを使用することに非常に消極的です。 そのような金属の表面には酸化膜が形成されるように思われますが、生産技術により、ほぼ純粋なアルミニウムがチップ内部にあります。







酸中でさらに2分間エージングすると、エッチングプロセスの別の特徴である均一性が現れ始めます。 徐々に、層ごとに、表面全体にわたって均等に除去されます。つまり、2つのメタライゼーション層が接触している場所は、表面の残りの部分と同じようにエッチングされます。 その結果、連絡先の周りに「ベーグル」があります。





メタライゼーションの層間の接点の周りの「ラベル」



このことのもう1つの明確な証拠は、コンタクトグループ全体を「ノックアウト」したことです。





連絡先グループの根絶...



私たちが思い出すように、溶媒はこれらの穴に浸透し、金属をわずかに溶解し、個々のメタライゼーション層に沿ってスペースをエッチングします-このようなもの：





エッチングされたチップの顕微鏡写真





異なる角度から、疑いの余地がないように、これらは実際には二酸化ケイ素の2つの異なる層であり、それらの下、間、上、および周囲には、メタライゼーション層があります



別の面白い発見は3つの結論であり、明らかに、生産サイクルの終了後にプレート上のチップをテストして拒否した場合：





3つの「テスト」チップ出力



モスクワ州立大学の基礎図書館の建物で開催された2012年科学祭での展覧会の後、彼は芸術に魅了されているので、ナノテトリスをあなたと共有する喜びを否定することはできません。





テトリスをプレイしましょうか？



そして、このチップに決定的な打撃を与え、さらに7分間エッチング液に浸します（合計、作業のほぼ1日続いた実験の開始から14分）。 ドレイン、ソース、ゲートが既に始まった後、最初のメタライゼーション層のみが表面に残りました。





混乱の中で秩序を見つけることができます-最後の写真がHabrの新しい紋章ではないのはなぜですか？





最初は、メタライゼーションのメイン層であり、その背後にはトランジスタのみが...



さて、チップをエッチングする際に取ったパスを振り返ってみましょう。





エッチングプロセスを示す一般的な顕微鏡写真



ああ、私はHDでオタクポルノを約束しました。 このBarsMonsterとその望遠顕微鏡に感謝します。





クリック可能な画像-HD



今少し陰謀。



噂では、Mikronは同様のMifareテクノロジーを使用して、モスクワメトロ向けのチップを独自に設計および製造しています（少なくともアンテナへの取り付けが異なる-脚の形状が異なる）。 8月22日に、 BarsMonsterは 戦争を宣言せずに、このチップをどこかで見ることができるかどうかを明らかにするために、原則として3.11までに応答がなかったことを明らかにするために、Mikronに裏切りを送りました。 IXBTフォーラムのジャーナリストの1人（つまり、Alexander Erlich） も 、Mikronの代表者とこの情報を明確にするつもりでしたが、現時点では、Mikronの公式代表者が直接提起された質問に対する回答を回避しています。



上記のチケットは明らかに作成された（またはアンテナにマウントされただけですか？）Mikron enterprise（Zelenograd）で-以下のリンクを参照-NXPのRFIDサークルで知られている技術を使用してチップのメタライゼーションの上位層でのテクノロジーのリリース年（または生産年かもしれません）。 2009年がテクノロジーの発売年を指し、CUL1V2という略語がCircuit ULtralite 1バージョン2として解読されていると仮定すると（この仮定はこのニュースでも確認されています ）、NXP Webサイトでこれらのチップの詳細な説明を見つけることができます（ リストの最後の2行）



ところで、昨年、ナノテクノロジーのインターネットオリンピアードの参加者のために、Mikron工場への遠足が開催されました（ 写真とビデオのレポート）。したがって、装置はアイドル状態であるとは意味がありませんが、タグを作成するという「白衣のおじさん」の声明70 nmの規格によると、私は疑問に思うだろう...



109のメトロチケット （かなり代表的なサンプル）のチップを分析した後、 BarsMonsterがまとめた統計によると、正規分布によると、「異常な」チケットを見つける可能性は〜109 ^ 1/2または約10％ですが、すべてのチケットを開くと溶けてしまいます...



英語版Wikiには、Mifareに関する素敵な記事があります。これは、完全ではありませんが、どこでどのタイプのタグデータが使用されているかについてのかなり広範なリストを提供します。

2番目の円。 Aeroexpressチケット

次に、モスクワ、ソチ、またはウラジオストクの航空ゲートを経由して広大な国の他の都市または海外に旅行するときに多くの人々が使用するチケットです（私の意見では、これらの3都市のみにAeroexpressの列車があります）。



このチップは、モスクワの地下鉄で使用されているMifareとほとんど違いがないため、ハードコアから始めましょう。





メタライゼーションの最初の層に焦点を当てる（クリック可能な画像-HD）





メタライゼーションの最後のレイヤーに焦点を当てる（クリック可能な画像-HD）



注意深く見てみると、2つのMifareチップの主な違い-碑文Philips2001にすでに気付いています。 実際、1998年にフィリップスはマイクロエレクトロニクスの米国メーカーであるMikron（Zelenograd Micronと混同しないでください）を買収しました。 そして2006年、NXPはフィリップスから出芽しました。



また、CLU1V1Cマークに簡単に気付くことができます。これは、上記に基づいてCircuit ULtralite 1バージョン1Cを意味します。 つまり、このラベルは、モスクワの地下鉄で使用されているMifareの前身であり、したがって、基本パラメーターの点で互換性があります。 ただし、前のケースと同様に、2001年は技術の開発と実装の年、または生産の年を示しています。 Aeroexpressが古いタグを使用しているのは奇妙です...

3番目の円。 プラスチックカード

一度、Habrahabrの知り合いの1人に記事と写真を見せることにしました。 それから彼は、RFIDに関する次の記事のために不必要なカードを持っているかどうか尋ねました。 その時までに、彼女はちょうどEPFLで勉強するために動いて、モスクワ州立大学の建物の1つに入ることができるカードを私に提示しました。 カードにはそれぞれマーキングがありません。また、通常は建物に入るための鍵を除いて、何かが書かれているかどうかさえわかりません。

カードは完全にプラスチックなので、すぐに数十分間アセトンに入れます。





アセトン浴をする



内部では、すべてがかなり標準です-アンテナとチップ、しかし、それは小さなテクノライトの上にあることが判明しました。 残念ながら、識別マークなし-典型的な中国の無名。 このチップとカードについて知ることができる唯一のことは、それらが製造されている/ TK41規格に属しているということです。 そのようなカードは、アリババやディールエクストリームなどの販売でいっぱいです。





クリック可能な画像-HD

4番目の円。 交差点

次に、RosNanoForum 2011展示会で発表された2つのタグを検討しますが、最初のタグは泥棒や万引きの万能薬であると言って、大きな哀れみを与えられました。 とにかく、このラベルを使用すると、店舗をセルフサービスに完全に移行できます。 残念ながら、効果的なマネージャーは、学校の物理学の問題では完全に無能であることが判明しました。 そして、タグに取り付けられた強力な磁石の助けを借りて、タグとタグの有効性を確認するという申し出の後、すぐに被験者を黙らせました...



SmartShopで2、3回購入した後でも、いくつかのタグを自由に使用できます。 そのうちの1つを接着剤と白い保護層でクリーニングすると、次のようになります。





Perekrestokチェーン店の新しいラベル



Mifareと同じように、ポリマーベースとアンテナから慎重に取り外し、光学顕微鏡のテーブルに置きます。





SmartShopでの使用を目的としたタグの光学顕微鏡写真



幸運なことに（接着剤が汲み上げられた、またはそのように考えられた）、ラベルはすぐにベースを引き剥がすことができ、その表面には接着剤の跡が残っていませんでした。 Mifareにアンテナに接続された4つの接点すべて（両端に2つの接点）がある場合、ここでは2つの接点がアンテナと接触していない2つの小さな領域に接続されていることがわかります。



ラベルのさまざまな部分に焦点を当てて少し遊んでみましょう。





フォーカスを変更する...





光学顕微鏡の最大倍率



どうやら、左上の最後の写真は、EEPROMメモリモジュールを示しています。これは、チップ表面の約3分の1を占め、「通常の」構造を持っているためです。





クリック可能な画像-HD



このタグのメーカーは、その起源を強く隠しています。 同意します。この発言のサイズは「P5 Alien」が「NXP」または「Philips」の碑文よりも数倍小さいことです。 Galaxy Sを開いた後、チップワークのスタッフが気付いた「シリコンアート」と呼ばれる、サムスンの軽いトローリングを思い出させます。







しかし、私たちのマークに戻ります。 インターネットでの検索は、 Wikiと製造元のAlien Techの 2つのサイトにつながりました。 会社のウェブサイトをさまようと、タグのタイプ-Higgs 3とその完全な仕様が非常にすぐに見つかります。



Higgs 3はEPC gen2標準に属します。 詳細については、 こちらをご覧ください 。

5番目の円。 RosNanoForumバッジで使用されるタグ

デザート用に、2011年にRosNanoForumで識別に使用されたタグを保存しました。下の写真からわかるように、バッジは単純ではありませんが、2つのラベルがあります。1つは見えており（一番下が狭く）、もう1つは内部に隠れています。







残念ながら、大きなタグ-通常のMifareはモスクワの地下鉄で使用されているものとまったく同じですが、小さなタグは以前見たものとは少し異なります：





写真はクリック可能-HD



これはNXPのRFIDタグですが、Mifareとは異なる規格ですさらに小さく、2007年にリリースされました。右側の読み取り名はt5（S？）L35（S？）10V0（O？）Eです。しかし、それを解読するには機能しませんでした...

ボーナス

1.はい、モスクワの公共交通機関の支払いに使用される磁気カードを完全に忘れてしまいました-私は修正しています：







下の写真の明るい点は、カードに情報を書き込むために使用される磁性材料の粒子である可能性があります。



2. NFCについて2つの言葉。夏には、ロシアのNFCの開発に関するかなり興味深い記事が、2.4 MHzの周波数で公開されました。



3.ちなみに、RFIDストアはすでに開いています-試してみてください...



PS：筆者はBarsMonsterユーザーに感謝しています。ちなみに、この記事の英語への翻訳が成功したことを祝福することもできます。ダース-OMG！



PPS：少し前まで、3DNewsのWebサイトで、さまざまなトップエンドデバイスとそうでないデバイスのディスプレイの研究に関する記事が公開されました。あなたがまだスマートフォンの選択を決めていないなら、あなたは間違いなくここにいます...

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まず 、Habréで公開されている記事の完全なリスト：



Nvidia 8600M GTチップを開くと、より詳細な記事がここに表示されます。 モダンチップ-内部の外観

内面図：CDおよびHDD

内面図：LED電球

内部ビュー：ロシアのLED産業

内部ビュー：フラッシュとRAM

内観：私たちの周りの世界

内面図：LCDおよびE-Inkディスプレイ

内部ビュー：デジタルカメラアレイ

内部ビュー：プラスチックロジック

内部の外観：RFIDおよびその他のタグ

内部ビュー：EPFLの大学院。 パート1

内部ビュー：EPFLの大学院。 パート2

内部ビュー：私たちの周りの世界-2

内部ビュー：私たちの周りの世界-3

内部ビュー：私たちの周りの世界-4



および3DNews：

Microview：最新のスマートフォンのディスプレイ比較



次に 、 HabraHabrブログに加えて、 Nanometer.ru 、 YouTube 、およびDirtyで記事とビデオを読んで表示できます。



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時々、あなたは簡単に読むことができ、時には私の電報チャンネルの科学技術のニュースについてそれほどではありません-私たちはあなたに尋ねます;）