为打击供应链假冒行为（这类行为每年可能让企业损失数十亿美元），麻省理工学院的研究人员发明了一种加密ID标签，它足够小，几乎可以贴在任何产品上，并用于验证其真伪。
经济合作与发展组织（OECD）2018年的一份报告估计，到2020年，全球销售的假冒商品价值约为2万亿美元。这对于向全球不同供应商采购零部件来制造产品的消费者和企业而言，都是一个坏消息。
假冒者往往利用包含多个检查点的复杂路线，这使得核实其来源和真伪具有挑战性。因此，企业最终可能会采购到仿制零部件。随着资产在每个检查点易手，无线ID标签在资产认证方面正变得越来越受欢迎。但这些标签在尺寸、成本、能耗和安全性方面存在各种权衡，限制了其潜力。
例如，常见的射频识别（RFID）标签体积过大，无法安装在医疗和工业部件、汽车零件或硅芯片等微小物体上。RFID标签也缺乏可靠的安全措施。部分标签采用加密方案来防止克隆并抵御黑客攻击，但其体积大且耗电多。缩小标签尺寸意味着需要同时放弃天线封装（它实现了射频通信）以及运行强加密的能力。
在昨日于IEEE国际固态电路会议（ISSCC）上发表的一篇论文中，研究人员介绍了一种能够兼顾上述所有权衡的ID芯片。它为毫米级尺寸，依靠光伏二极管提供的相对低水平电力运行。它还采用一种无需供电的“反向散射”技术，在远距离传输数据，其工作频率比RFID高数百倍。算法优化技术还使该芯片能够运行一种流行的密码学方案，以极低的能耗保证通信安全。
“我们将其称为‘万物标签’。而‘万物’应当真正意味着万物，”合著者、电气工程与计算机科学系副教授、微系统技术实验室（MTL）太赫兹集成电子学小组负责人韩若楠（Ruonan Han）说。“假如我想追踪一颗螺栓、一颗牙科种植体或一块硅芯片的物流，目前的RFID标签无法做到。我们研制出了一种低成本、微型的芯片，无需封装、电池或其他外部元件，即可存储和传输敏感数据。”
与韩若楠共同参与该论文的还有：研究生Mohamed I. Ibrahim和Muhammad Ibrahim Wasiq Khan，以及前研究生Chiraag S. Juvekar；前博士后合作研究员Wanyeong Jung；前博士后Rabia Tugce Yazicigil，她目前任教于波士顿大学，担任助理教授，并在麻省理工学院担任访问学者；以及Anantha P. Chandrakasan，他是麻省理工学院工程学院院长，同时担任Vannevar Bush电气工程与计算机科学教授。
系统集成
该项工作最初旨在研制更好的RFID标签。研究团队希望取消封装，因为封装会使标签体积笨重并增加制造成本。他们还希望实现微波与红外辐射之间高太赫兹频段的通信（约100吉赫兹至10太赫兹），以便在芯片上集成天线阵列，并在更远的读取距离上实现无线通信。最后，他们希望采用密码协议，因为RFID标签几乎可以被任何读取器扫描，并会不加区分地传输其数据。
但是，要包含所有这些功能，通常需要制造一块相当大的芯片。研究人员转而采用了“一种相当大的系统集成”方案（Ibrahim语）。该方案使所有元件得以集成在一块单片（即非分层）硅芯片上，其面积仅约1.6平方毫米。
其中一项创新是小型天线阵列，它通过标签与读取器之间的反向散射实现数据的往返传输。反向散射常用于RFID技术，即标签将输入信号以轻微调制的方式反射回读取器，调制对应于所传输的数据。在研究人员的系统中，天线利用信号分路和混频技术，在太赫兹频段实现反向散射。这些信号首先与读取器建立连接，然后发送数据以进行加密。
天线阵列中集成了“波束成形”功能，天线可将信号聚焦指向读取器，从而提高效率、增强信号强度和范围，并减少干扰。研究人员表示，这是反向散射标签首次实现波束成形的演示。
天线上的微孔允许来自读取器的光穿过，照射到下方的光电二极管，光电二极管将光转换为约1伏特的电能。该电能为芯片的处理器供电，处理器运行芯片的“椭圆曲线密码学”（ECC）方案。ECC结合使用私钥（仅用户知晓）和公钥（广泛公开），以保证通信私密。在研究人员的系统中，标签使用自身私钥和读取器的公钥，仅向合法读取器表明身份。这意味着，任何不拥有读取器私钥的窃听者，仅通过监听无线链路，都无法识别参与该协议的是哪一个标签。
Yazicigil表示，优化加密代码和硬件使该方案能够在一个高能效的小型处理器上运行。“这始终是一种权衡，”她说，“如果你能接受更高的功耗预算和更大的尺寸，就可以加入加密功能。但挑战在于，要在低功耗预算的小型标签中实现安全性。”
突破极限
目前，信号范围约为5厘米，这被视为远场范围，便于使用便携式标签扫描器。Ibrahim表示，接下来，研究人员希望进一步“突破极限”，扩大读取范围。最终，他们希望许多标签能够同时与位于远处（例如供应链检查点的接收室）的一台读取器通信。届时，大量资产便可被快速核验。
“我们认为，可以将读取器作为中央枢纽，它无需靠近标签，所有这些芯片都可以通过波束成形向这一台读取器发送信号，”Ibrahim说。
研究人员还希望完全通过太赫兹信号为芯片供电，从而无需光电二极管。
这些芯片体积小、易于制造且成本低廉，因此还可以嵌入到更大的硅基计算机芯片中，而后者正是假冒的特别热门目标。
“美国半导体行业因假冒芯片每年遭受70亿至100亿美元的损失，”Wasiq Khan说，“我们的芯片可以无缝集成到其他电子芯片中以实现安全用途，因此可能对行业产生巨大影响。我们的芯片每片只需几美分，但其技术却是无价的，”他风趣地说。
