为蒙特利尔地铁车票提供动力的微型芯片内部

主要观点:介绍蒙特利尔地铁使用的 NFC 芯片,包括其工作原理、制造工艺、功能及低成本原因等。
关键信息:

  • 芯片通过 NFC 技术与转闸通信,35 毫秒内完成数据交换,提供有效票证信息。
  • 地铁票外层是纸,内部核心是带线圈天线的薄塑料片,芯片约 570 µm×485 µm 大小,极其薄。
  • 芯片为 MIFARE Ultralight EV1,功能简单,如提供数据块,缺乏高级芯片的加密支持,但有独特识别码、密码保护等功能,还有单向计数器。
  • 芯片制造采用 180nm 工艺,虽较旧但适合低成本芯片,数字电路用标准单元逻辑实现。
  • 芯片数据存储在 EEPROM 中,需高电压写入,旁边有电荷泵电路。
  • 芯片通过负载调制向阅读器发送数据,以改变天线负载吸收能量。
  • 芯片以晶圆出售,再安装在票中,成本低,一张 8 英寸晶圆可提供 100587 个芯片,价格约 9000 美元。
    重要细节:
  • 地铁有多种卡,文中主要研究偶尔使用的纸质卡(Occasional card)和长期使用的 Opus 卡,Opus 卡为塑料且更安全。
  • 用 Armour Etch 处理芯片时虽未去除钝化层但产生了彩色效果。
  • NFC 标准有多种,MIFARE Ultralight 卡使用 NFC-A 标准。
  • 芯片的不同部分如数字逻辑、EEPROM、模拟电路等的功能和结构特点。
  • 芯片制造过程中各工艺及原理,如标准单元逻辑的实现方式等。
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