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環球創新智慧發布時間：02-2218:20優質原創作者導讀據美國麻省理工學院官網近日報道，為了防止供應鏈制假，該校研究人員發明了一種加密的身份標簽，它小到足以適合幾乎任何產品，并能驗證其真實性。背景供應鏈制假，每年會給公司造成數十億美元的損失。經濟合作與發展組織2018年的一份報告估計，價值大約2萬億的假冒偽劣商品將于2020年在全球范圍內銷售。對于消費者以及從世界各地訂購不同來源的零件來制造產品的公司來說，這都是壞消息。（圖片來源：蘭卡斯特大學） 制假者，傾向于使用含有多個檢查點的復雜路徑，使驗證它們的來源和真實性變得很困難。因此，公司最終會得到偽造的零件。這些資產在每個檢查點都會易手，所以無線身份標簽越來越普遍地用于資產認證。但是，這些標簽要在不同的尺寸、成本、能量以及安全因素之間進行權衡，從而限制了它們的潛力。舉例來說，如今流行的射頻識別（RFID）標簽就太大了，不適合微型物體，例如醫療與工業部件、汽車部件或者硅芯片。RFID標簽（圖片來源：Eric BrockmeyerDisney Research） RFID 標簽也沒有嚴格的安全措施。某些標簽采用加密機制構建，以防止克隆并抵御黑客，但是它們尺寸太大，耗電太多。縮小標簽的尺寸，意味著放棄封裝天線（天線實現了射頻通信）以及運行強大加密技術的能力。創新在一篇于2月20日在國際固態電路年度會議（ISSCC）上發表的論文中，研究人員們描述了一款身份芯片，權衡了所有這些因素。它的尺寸是毫米級的，并且運行在光伏二極管供電的相對低功耗的水平上。它也采用了一種無功耗的“反向散射”技術，長距離傳輸數據。它的工作頻率比RFID技術高幾百倍。算法優化技術也使得芯片能運行普通的加密方案，保證能耗極低的安全通信。（圖片來源：麻省理工學院） 論文合著者、微系統技術實驗室（MTL）太赫茲集成電子小組領頭人、電氣工程與計算機科學系副教授 Ruonan Han 表示：“我們稱之為‘萬物的標簽’。萬物應該意味著所有東西。如果我想要追蹤，例如一個單螺栓或者一顆種植牙或者一片硅芯片的物流，現有的RFID標簽無法做到。我們打造了一款沒有包裝、電池或者其他外部組件的低成本微芯片，它可以存儲和傳輸敏感數據。”其他的研究人員還包括：研究生 Mohamed I. Ibrahim、Muhammad Ibrahim Wasiq Khan、Chiraag S. Juveka、前博士后助理 Wanyeong Jung、前博士后 Rabia Tugce Yazicigil、麻省理工學院工學院主任、電氣工程與計算機科學系教授 Anantha P. Chandrakasan。技術這項研究開始是要創造一款更好的RFID標簽。團隊想要去掉使標簽變笨重以及增加制造成本的包裝。他們也想要在微波與紅外線之間的高太赫茲頻率（約100GHz到10THz）進行通信，這樣就能實現天線陣列的芯片集成，以及閱讀器距離更遠的無線通信。最終，他們希望要加密協議，因為RFID標簽需要基本上能夠被任何閱讀器掃描，并隨意地傳輸數據。但是，所有這些功能通常需要構造一個相當大的芯片。Ibrahim 表示，取而代之的是，研究人員提出了“一種相當大的系統集成”。這種集成使得所有東西都放在了一片（不是分層的）硅芯片上，其面積僅約有1.6平方毫米。下圖所示，盡管只有一粒芝麻種子那么大，這個身份標簽（右側放大）可以在與大得多的RFID標簽（左）媲美的閱讀器距離上進行無線通信，并運行加密算法幫助保證供應鏈中幾乎所有產品的安全。（圖片來源：麻省理工學院） 一個創新之處就是小型天線陣列，它通過標簽與閱讀器之間的反向散射，向前后傳輸數據。在RFID技術中，反向散射被普遍使用。當標簽將輸入信號與傳輸數據相對應進行輕微調制，反射回閱讀器時，反向散射就發生了。在研究人員們的系統中，天線采用一些信號拆分與混合技術，在太赫茲范圍內反向散射這些信號。這些信號首先與閱讀器連接，然后發送數據進行加密。天線陣列中實現了一種“波束轉向（beam steering）”功能，天線將信號聚焦至閱讀器，使之更加高效，增加信號的強度和范圍，減少干擾。研究人員們表示，這是首次使用反向散射的標簽來演示波束轉向。天線中的微洞使來自閱讀器的光線通過下方的光電二極管，光電二極管將光線轉化為1伏特的電力。它啟動了芯片的處理器，處理器運行芯片的“橢圓曲線加密算法（ECC）”。ECC采用私鑰（僅用戶知道）和公鑰（廣泛傳播）來保持通信私密。在研究人員們的系統中，標簽采用私鑰和閱讀器的公鑰，來保證它自己只被合法的閱讀器識別。這意味，任何沒有閱讀器私鑰的竊聽者，都不能僅通過監測無線鏈接來識別哪個標簽是協議的一部分。Yazicigil 表示，優化密碼與硬件，使得方案能運行在節能的小型處理器上。她說：“我們總是需要進行權衡。如果你能承受更高的功率預算以及更大的尺寸，那么你就可以加入加密方案。但是挑戰在于，在如此小的標簽中，以極低的功率預算保證安全性。”目前，信號范圍在5厘米左右，這被認為是遠場范圍，便于使用便攜式標簽掃描儀。Ibrahim 表示，下一步，研究人員希望挑戰更遠的距離。最終，他們想要許多標簽連接一個遠處的閱讀器，例如供應鏈檢查點的接收室。然后，許多資產就能得到迅速核實。Ibrahim 表示：“我們認為，我們可將一個閱讀器作為無需接近標簽的中央集線器，所有這些芯片可以對它們的信號進行波束轉向，從而與那個閱讀器進行通信。”研究人員也希望，通過太赫茲信號本身來為芯片供電，從而不再需要光電二極管。這些芯片很小，很容易制造，很便宜，也可以嵌入到較大的硅計算機芯片中，這些芯片是特別受歡迎的偽造目標。Wasiq Khan 表示：“美國半導體行業每年由于偽造的芯片遭受70億到100億美元的損失。為了安全，我們的芯片可以無縫集成到其他電子芯片中，這樣就可以對行業產生巨大影響。我們的芯片每片只需花費幾美分，但這項技術是無價之寶。”關鍵字防偽、反向散射、RFID

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