I

dentyfikatory radiowe RFID [patrz: Roy
Want „RFID: Klucz do automatyzacji
Êwiata”; Âwiat Nauki luty 2004] kosztu-

jà od 25 do 50 centów za sztuk´, przez co
znakowanie nimi tanich towarów jest nie-
op∏acalne. Gdyby cena ta spad∏a do centa,
handlowcy i przemys∏owcy zacz´liby stoso-
waç je na wielkà skal´, tworzàc systemy iden-
tyfikacji nawet o globalnym zasi´gu.

Opracowanie taniej technologii wytwa-

rzania identyfikatorów sta∏o si´ g∏ównym
celem producentów krzemowych uk∏adów
scalonych. Wprowadzenie do produkcji no-
wych, znacznie taƒszych identyfikatorów za-
powiedzia∏a ostatnio firma Infineon Tech-
nologies AG z Monachium, szósty na Êwiecie
pod wzgl´dem wielkoÊci producent pó∏prze-
wodników. W odró˝nieniu od dziÊ produ-
kowanych nowe uk∏ady majà byç zasilane
nie napi´ciem sta∏ym, lecz zmiennym.

RFID sk∏adajà si´ z dwóch g∏ównych ele-

mentów: krzemowego uk∏adu scalonego i
metalowej, spiralnej anteny. Antena identy-
fikatora umieszczona w odleg∏oÊci oko∏o me-
tra od specjalnego czytnika wychwytuje je-
go s∏aby sygna∏ radiowy. Za sprawà indukcji
zmienne pole elektromagnetyczne zasila
uk∏ad scalony zawierajàcy uk∏ady logiczne
i pami´ç nieulotnà z zapisanà datà produk-
cji, typem i cenà produktu, na którym iden-
tyfikator b´dzie umieszczony. Dane te nie
zniknà, nawet je˝eli uk∏ad nie b´dzie zasila-
ny przez kilka lat. Pracujàc na standardowej
cz´stotliwoÊci 13.56 MHz, uk∏ad moduluje
odebrany sygna∏ radiowy w celu odczytania
i nast´pnie wys∏ania zakodowanych danych
z powrotem do czytnika.

Producenci identyfikatorów obecnej ge-

neracji szacujà, ˝e 30% nak∏adów poch∏a-
nia produkcja uk∏adu elektronicznego, a ko-
lejne 30% wytworzenie anteny. Pozosta∏e
koszty to obudowa. „Aby obni˝yç cen´ do
centa za sztuk´, musimy zredukowaç kosz-
ty wytwarzania wszystkich komponentów”
– mówi fizyk Werner Weber, dyrektor dzia∏u
rozwoju w Infineonie.

OÊmiu in˝ynierów z Infineonu pracuje nad

tanimi identyfikatorami RFID od roku. Krót-
ko po rozpocz´ciu prac skupili si´ na mo˝li-
woÊci zasilania uk∏adu napi´ciami zmienny-
mi, zamiast sta∏ych, co pozwoli∏oby na
pomini´cie uk∏adów do konwersji zewn´trz-
nego zmiennego napi´cia zasilajàcego na we-
wn´trzne napi´cie sta∏e. Mo˝e wi´c uda si´
osiàgnàç wyznaczony cel. „Takie prace sà
prowadzone po raz pierwszy – komentuje
Weber – poniewa˝ zastosowania technologii,
o której mówimy, sà bardzo ograniczone”.

Dzisiejsze elektroniczne identyfikatory

RFID sà zazwyczaj zasilane napi´ciem
sta∏ym 1–2 V. „Dzi´ki bezpoÊredniemu za-
silaniu uk∏adu indukowanym przez czyt-
nik napi´ciem zmiennym unikn´libyÊmy
koniecznoÊci stosowania wielu dotychczas
niezb´dnych modu∏ów zamiany napi´cia
zmiennego na sta∏e, co powinno znacz-
nie zmniejszyç koszty produkcji” – konklu-
duje Weber.

Koncepcja wykorzystania zmiennoprà-

dowego zasilania sta∏a si´ mo˝liwa dzi´ki
zastosowaniu komplementarnych uk∏adów
logicznych, które naprzemiennie pracujà w
pó∏okresach dodatnich i ujemnych napi´ç
zasilajàcych uk∏ad. Kiedy jeden z nich pra-

16

ÂWIAT NAUKI WRZESIE¡ 2004

pano

rama

ZA ZGODÑ TIBBETT & BRITTEN

ELEK

TRONIKA

RFID za grosze

W UPOWSZECHNIENIU INTELIGENTNYCH ETYKIET BARIERÑ JEST CENA. STEVEN ASHLEY

ÂLUZY

wyposa˝one w czytniki RFID

rozpoznajà i inwentaryzujà

zaetykietowane palety.

Wysoki koszt identyfikatorów

ogranicza obecnie ich zastosowanie

do du˝ych partii towaru.

NINA FINKEL

cuje zasilany dodatnim napi´ciem, drugi jest wy∏àczony. Gdy
napi´cie jest ujemne, sytuacja jest odwrotna.

Zwyk∏e uk∏ady logiczne nie sà przystosowane do pracy w

takich warunkach. Z tego wzgl´du bramki logiczne wykonu-
jàce elementarne operacje, takie jak NOR czy NAND, prze-
projektowano tak, by pracowa∏y poprawnie tylko dla do-
datnich bàdê tylko dla ujemnych napi´ç zasilajàcych.
Zasilaniem poszczególnych uk∏adów tego niezwyk∏ego tan-
demu steruje specjalny prze∏àcznik wbudowany w uk∏ad
pó∏przewodnikowy.

Zmiennopràdowy RFID zajmuje o po∏ow´ mniejszà po-

wierzchni´ krzemu ni˝ RFID sta∏opràdowy. Wykonany w
technologii uk∏adów cienkowarstwowych MOS o d∏ugoÊci
bramki tranzystora 0.13 µm ma zaledwie 0.02 mm

2

, tyle co

ziarnko piasku.

Koszt wytworzenia anteny równie˝ mo˝na znacznie zmniej-

szyç, stosujàc tanià technologi´ spiekania proszków metali.
W trakcie spiekania ich ziarna ∏àczà si´ ze sobà, tworzàc jed-
norodny obszar metalowej anteny.

Aby obni˝yç koszty produkcji obudowy uk∏adu, badacze z

Infineonu opracowali technologi´ monta˝u wykorzystujàcà
du˝e pola kontaktowe umieszczone na brzegach uk∏adu pó∏-
przewodnikowego. Umo˝liwia to wykonywanie po∏àczeƒ po-
mi´dzy uk∏adem a antenà z wykorzystaniem niezbyt precy-
zyjnych, lecz wysoko wydajnych linii koƒcowego monta˝u
uk∏adów elektronicznych.

Po przetestowaniu uk∏adu prototypowego okaza∏o si´, ˝e

spe∏nia on za∏o˝enia projektantów. „Wierzymy, ˝e uda∏o si´
nam potwierdziç przydatnoÊç technologii zmiennopràdowe-
go zasilania identyfikatorów – podsumowuje Weber. I doda-
je: – Oznacza to, ˝e zmniejszenie ceny do jednego centa za
identyfikator jest mo˝liwe”. Funkcjonalne uk∏ady majà staç
si´ dost´pne w ciàgu najbli˝szych trzech lat, a upowszechniç
w ciàgu 6–10. Przedtem jednak powinny pojawiç si´ produ-
kowane przez Infineon identyfikatory w cenie 10–20 centów.

Gdy identyfikatory RFID znacznie staniejà, liczba ich za-

stosowaƒ wyk∏adniczo wzroÊnie – i ostatecznie zastàpià kody
paskowe. Zgodnie z przewidywaniami agencji Allied Business
Intelligence, do roku 2007 wartoÊç tego rynku w skali global-
nej przekroczy 1 mld dolarów rocznie.

n

UNIKALNY ZMIENNOPRÑDOWY UK¸AD LOGICZNY

(poÊrodku)

zawiera pary specjalizowanych bramek logicznych. Naprzemiennie
obs∏ugujà one dodatnie i ujemne pó∏okresy sinusoidalnych
przebiegów sterujàcych. Napi´cie wyjÊciowe jest odwrócone
w fazie wzgl´dem sygna∏ów wejÊciowych. Dzi´ki ograniczeniu
w ten sposób z∏o˝onoÊci ca∏ego uk∏adu RFID zajmuje on
mniejszà powierzchni´ na p∏ytce krzemu.