Вам когда-нибудь хотелось вскрыть проездной NFC и посмотреть, как все это работает? Один инженер сделал именно это, и это намного круче, чем вы думаете.

Как геймер, глубоко ценящий технологии и их тонкости, я просто потрясен исследованием Кена Ширриффа NFC-карты системы метро Монреаля. Идея о том, что такие крошечные, казалось бы, волшебные устройства могут питаться простыми радиоволнами и содержать сложные логические схемы, поистине увлекательна.

Карты NFC работают без необходимости использования батарей или подключения к розетке. Вместо этого они активируются простым движением ими возле датчика. Эта технология позволяет осуществлять такие транзакции, как покупка товаров, поездки на общественном транспорте и многое другое. Хотя это может показаться волшебством, на самом деле технология NFC основана на передовой электронной инженерии, которая вызывает трепет у многих, кто стал ее свидетелем. Как однажды обнаружил один уважаемый ученый-компьютерщик, сложность этой технологии поистине поразительна.

Я эксперт в области информатики и электроники, имею докторскую степень и обширный опыт работы в таких компаниях, как Sun, Microsoft и Google. В свободное время мне интересно разбирать вещи, чтобы понять их внутреннюю работу, в том числе проездные NFC, подобные той, что используется в системе метро Монреаля. В своем блоге Кен Ширрифф подробно изучает эти устройства и в доступной форме объясняет лежащую в их основе научную основу.

Проще говоря, антенна является наиболее важным компонентом в этой системе. Он улавливает излучение радиоволн частотой 13,56 МГц от передатчика датчика и одновременно подает необходимую мощность на крошечный чип. Для этой цели достаточно очень небольшого количества энергии волны. Учитывая, что цифровой контроллер или процессор невелики, неудивительно, что такого минимального источника питания достаточно.

Крохотный размер чипа доставил Ширрифу огромные проблемы, когда он попытался извлечь его из карты и изучить его внутреннюю работу, снимая его слои. По его собственному описанию, «простой контакт или даже легкое дыхание потенциально могут сместить чип, что приведет к его потере навсегда».

Как заядлый геймер и энтузиаст технологий, я был очарован изображениями кристаллов процессоров, созданными такими провидцами, как Фритхен Фриц. Тем не менее, этот конкретный образ превосходит мои самые смелые ожидания. И дело не в огромном количестве транзисторов или использовании новейшего производственного процесса — ни того, ни другого у него нет. Вместо этого меня совершенно поражает завораживающее зрелище отдельных транзисторов, образующих логические элементы, манипулирующие данными.

Ширрифф утверждает, что микрочип изготовлен по 180-нм технологии, поскольку транзисторные слои находятся за пределами возможностей его оптического микроскопа. Если представить крохотный размер чипа в перспективе, то его размеры составляют всего 570 x 485 микрон (миллионные доли метра), а толщина варьируется от 70 до 120 микрон. Для более достоверного сравнения учтите, что более 2200 таких чипов могут быть размещены в графическом процессоре AD102, установленном в Nvidia GeForce RTX 4090.

Как заядлый геймер, я не могу не находить забавным тот факт, что чипы NFC, обеспечивающие бесконтактные платежи и другие расширенные функции в игровой и технологической отраслях, часто считаются одноразовыми. Однако при ближайшем рассмотрении эта точка зрения может оказаться несостоятельной. Видите ли, такие производители, как NXP Semiconductors, на самом деле не продают эти чипы как отдельные изделия. Вместо этого они предлагают вам всю кремниевую пластину, на которой производятся эти чипы. Цена на такую пластину может достигать впечатляющих высот – до $12 000 в зависимости от ее размера. Таким образом, хотя может показаться, что мы используем и выбрасываем эти крошечные чипы, на самом деле их производство требует более существенных инвестиций.

Из одной пластины получается около 200 000 функциональных кристаллов для производителей NFC, что приводит к минимальной стоимости около шести центов за кристалл. Эти незначительные затраты представляют собой лишь небольшую часть общих производственных затрат, связанных с производством этих карт. Важно отметить, что подобные чипы с повышенными функциями безопасности обычно используются в бесконтактных банковских картах, ключах доступа к гостиничным номерам, а также в смартфонах.

Говоря проще, этот чип в первую очередь состоит из схем, отвечающих за декодирование инструкций, передаваемых по радиоволнам. Кроме того, он содержит значительный объем памяти EEPROM, которая служит носителем данных, к которым обращается датчик NFC. В частности, эти данные определяют разрешенную поездку на основании разрешения владельца карты.

Как заядлый геймер, я настоятельно рекомендую ознакомиться с последней публикацией в блоге Ширриффа, где он подробно объясняет функции каждого компонента чипа. Поверьте мне, это поучительное чтение, которое обязательно углубит ваше понимание внутренней работы игровых технологий.

Как геймер, я не могу поверить, как далеко продвинулись технологии всего за несколько десятилетий! От использования неуклюжих магнитных полос с ПИН-кодами к более совершенным «умным чипам» мы теперь перешли к микроскопическому одноразовому кремнию для совершения транзакций и путешествий в общедоступных системах. Поразительно думать о невероятных инженерных и научных инновациях, которые сделали эти достижения возможными – и тем не менее, они стали настолько обычным явлением, что мы часто воспринимаем их как нечто само собой разумеющееся.

Я с ностальгией вспоминаю свои прошлые часы, возясь с 741 операционным усилителем в школьной лаборатории, оживляя свет яркими вспышками. Увы, мне бы хотелось продолжать это стремление.

Смотрите также

2024-06-26 17:47