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解鎖次世代聯網安全 創新萬物互聯終端體驗

  • 賴品如台北

意法半導體NFC/RFID策略行銷經理黃鐙誼。DIGITIMES攝
意法半導體NFC/RFID策略行銷經理黃鐙誼。DIGITIMES攝

ST(STMicroelectronics)持續創新科技,擁有超過50,000名員工,研發人員更逾9,000多名,目前全球擁有14個製造工廠。在2022年,ST創造了161億美元營收,這些數位表明ST在半導體和物聯網領域的領導地位。ST的產品組合不僅滿足現有技術趨勢,還驅動未來創新。

隨著個人電子產品的智慧能力不斷升級,人們現在可以透過NFC技術來強化裝置與設備的使用體驗。該技術已成為各類系統終端不可或缺的重要功能之一,包括新世代的智慧家庭設備、醫療健康電子產品、穿戴式裝置,日常的文件認證等。而資訊安全的重要性也不容忽視。意法半導體與安富利共同合作,日前舉辦次世代安全連網裝置研討會,為參加的客戶與貴賓介紹提升NFC的安全性並為萬物互聯終端使用體驗注入新元素的相關資訊。

ST打造更安全的萬物聯網

物聯網應用除了需要可靠安全的連接,同時還要具備成本效益、友善性和低功耗特性。意法半導體NFC/RFID策略行銷經理黃鐙誼表示,ST的Serial Page EEPROM正是滿足這些應用中所搭載之記憶體的產品,其在醫療、穿戴式裝置以及伺服器市場中發揮著關鍵作用。這款產品擁有超低功耗、讀寫速度快、高達50萬次讀寫次數、資料保存超過100年等優於目前Flash記憶體的優點,在各種應用中都能表現出色。Page EEPROM在製造過程提供更高的效率和速度。此外,在安全方面,Page EEPROM還提供了程式抹除狀態和讀取ECC標誌,確保設備安全。

ST的NFC和RFID技術是無線領域的一大亮點。NFC具有短距離和零功耗的特點,不僅適用於智慧型手機,還廣泛應用於其他裝置。ST25T可應用於消費市場、資產追蹤、售票、遊戲、品牌保護和存取控制等,ST25D則應用於工業、照明、消費者、計量、家電和醫療等領域,而ST25R可滿足包括POS終端、汽車、存取控制和遊戲等應用。

黃鐙誼說道,ST25 NFC/RFID解決方案為標籤和讀卡器需求,提供了一站式的選擇。ST25也適用於無鍵盤或螢幕的設備,可以透過手機螢幕和應用程式作為人機介面,實現雙向數據交換,方便進行操作與設置更改。ST25R3916則是一款高效能的NFC通用設備,具有2.5瓦的功率,卓越的互動範圍和最小的天線尺寸,同時具有靈活的設計功能。

ST的NFC技術廣泛應用於支付、存取、遊戲、驗證、互動和數據傳輸等領域,其可以實現無觸點支付、汽車開啟、智慧鎖、建築門禁、電池監測和設備管理等多種應用。下一代的物聯網設備都必須具有高擴展性的安全架構,ST也持續致力為全球的連接設備提供更安全、更可靠的物聯解決方案。

STM32加速釋放創造力

STM32提供了多種選擇,以滿足不同應用需求。意法半導體技術行銷經理張世昌於會中分享,無論是開發嵌入式系統、物聯網設備或者其他應用領域,STM32都能協助開發者實現設計創新和更高能效。

STM32C0系列微控制器(MCU)讓設計人員能夠以8位元微控制器的成本,享受32位元的效能。它具有相同的功能集,但提供了不同的RAM大小和封裝選項,有助於降低BOM表的材料成本。即使最小封裝也能實現最大的I/O數量,使其成為空間受限應用的理想選擇。由於內部高速時脈具備更高精確度,也減少了對於週邊元件的需求。

如果設計人員需要更高的整合性,STM32U5系列微控制器提供了另一種選擇,STM32U5可提供高達4MB的內存容量,例如U59x這個系列MCU產品。STM32H5系列則擁有擴展連接性,包括MIPI- I3C、SDMMC、USB和UCPD等功能。此外,它可以在高達125℃的溫度範圍內運行,適用於各種極端環境。

張世昌進一步說明,STM32系列產品具備了強大的安全功能。具有多重的硬體保護機制,包括記憶體保護、密碼設定、平台驗證和代碼隔離等功能,確保應用程式和數據都能得到最佳保護。

此外,STM32生態系統提供了全方位的支援,包括STM32Cube架構、MCU選料、隨插即用的開發板和軟體配置、應用開發和調試、以及程式碼和硬體編程等。無論是新手還是經驗豐富的開發者,都可以輕鬆使用STM32來實現創意構想。

如果所設計的應用需要人機介面顯示,STM32的NeoChrom GPU圖型處理單元可以協助處理更複雜的繪圖運算,如圖形縮放及旋轉等 , 進而釋放CPU負載並提高系統整體效能,搭配X-CUBE-TOUCHGFX軟體包更可以輕鬆達成不同顯示需求的設計。另外,STM32微控制器還可以應用於馬達控制,從硬體設置到最終應用程式開發,快速實現最佳的控制效能。

STM32系列微控制器和生態系統不僅具有強大的效能和安全性,還提供了完整的工具、軟體,以及多種擴充選項,協助開發人員輕鬆實現各種創新專案。無論是在哪個應用領域,STM32都能成為理想之選。

虛擬世界連結方案 連接元宇宙嶄新應用

黃鐙誼接著針對元宇宙的新興議題,進一步探討最新發展趨勢。元宇宙已經成為虛擬世界引人注目的領域,多樣化的應用範疇包括遊戲、醫療、旅遊、零售、會議、教育、建築、行動、軍事等。在這個虛擬世界中,需要特殊的設備來實現存取,這些設備包括視覺、運算、感知、動作和控制等。而虛擬世界中所擁有的虛擬資產,如何確保其獨特擁有權以保持其價值,也成為一個關鍵議題。

區塊鏈技術在解決虛擬資產所有權的問題上可以發揮重要作用。區塊鏈是一種分散式帳本,透過加密將這些區塊安全地連接在一起。每個區塊包含前一個區塊的加密、時間戳和交易數據,形成了一個共享且不可變的帳本。這使記錄交易和追蹤資產變得非常安全可靠。無論是有形的資產如房屋、汽車、現金和土地,還是無形的資產如智慧財產權、專利、版權和品牌,都可以在區塊鏈上進行安全記錄。

黃鐙誼表示,隨著虛擬世界的發展,使用者需要安全又方便的新一代認證方式。ST25T是針對NFC電子簽名的解決方案,它為虛擬資產提供了來自現實世界的保障,確保其真實性和獨特性。此外,VR/MR眼鏡可利用ST25 NFC無線傳輸及充電功能,可為虛擬世界的存取和互動提供更多創意。NFC手機鏡像技術也支援將NFC手機畫面播放到更大的NB螢幕上的功能,以達到更好的互聯體驗,而經由NB的授權讓使用者可以透過NFC輕鬆登錄網站或電子銀行。

在虛擬世界中使用STSAFE-A110則可確保密鑰匙和證書的安全性,私鑰是在ST經共同準則(Common Criteria)認證的工廠預先燒錄,這對於安全驗證非常重要。無論是連接到電動工具還是電動自行車,都可以透過配備STSAFE-A的電池來確保其真實性,同時可以在STSAFE-A110的6KB EEROM中安全儲存製造的相關數據。

蜂巢式網路可以提供高度可靠的連接,避免機器停機。它還可節省建立集中式IT基礎建設的工作,實現大量數據的傳輸和處理,同時確保高度行動性,即使設備不固定。此外,蜂巢式連接可支援數千台設備的連接,同時保證高速數據傳輸,並提供更高的安全性,因為傳輸的數據是加密的。

此外,e-SIM在虛擬世界中發揮著重要作用。e-SIM能在不更換SIM卡的情況下更改營運商,同時支援多個營運商配置,可依據需求切換。它兼容於LTE、5G和LPWA網路,並適用於各種領域,包括IoT和工業市場。

STM32實現安全便利的無線連接

ST致力於實現無線連接的各種應用。意法半導體技術行銷經理張耀升表示,STM32產品系列五大應用類別包括無線、超低功耗、主流、高效能和嵌入式等。產品的多樣性使ST能夠為各種應用提供定制解決方案,從超低功耗的物聯網設備到高效能應用,應有盡有。

ST的Sub-1GHz連接方案適用於多元市場,包括智慧工業、智慧家庭、智慧城市、計量、警報系統、智慧農業、資產追蹤等。透過長距離無線連接,為物聯網帶來無限可能。

張耀升說道,STM32WL是唯一支援LoRa標準的SoC晶片,具有超低功耗LC感測控制器(LCSC),可以實現對流體流量的低功耗模擬感測,特別適用於成本效益高的機械式流體計量。具備自主計量電路無需MPU的情況下,就可以實現連續的L-C計量。STM32WL還具有超低功耗無線近距離檢測與系統喚醒功能,可延長電池壽命。

ST也提供2.4GHz的連接方案,包括BLE、Zigbee和Thread等不同技術。這些方案包括從藍牙經典到藍牙低功耗5.4和Mesh v1.0,從輕量級連接到Zigbee PRO和Zigbee 3.0,以及Thread網路及Matter標準等。

ST非常重視無線連接設備的安全性,因此提供了廣泛的功能來保護資產,確保無線連接設備在生命週期中的使用安全。ST還參與了Matter組織,目標是簡化智慧家庭連接,使智慧家庭設備變得更無縫、可靠且安全,同時確保不同品牌的連接設備都可以協同工作。STM32無線生態系統也可透過STM32Cube框架,協助開發人員輕鬆實現無線連接的多元應用,為無線連接帶來創造更多應用價值,無論是在物聯網、智慧家庭還是其他應用領域。

ST25天線設計實現最佳傳輸效能

最後,意法半導體應用專案經理李慶嘉針對的ST25天線設計,說明其為NFC技術的重要組成部分,能確保設備之間的無線連接品質。NFC是一種短距離無線通訊技術,通常用於行動設備、智慧卡和各種物聯網設備中。NFC還能讓設備之間進行快速、安全的資料傳輸。目前包括行動支付、身分驗證、門禁系統、智慧標籤等應用,都可以看到NFC的身影。

在NFC系統中,讀取器和標籤之間的通訊仰賴著天線。讀取器天線非常重要,它產生的電磁場可用於與標籤進行通訊。這個電磁場是透過讀取器的天線沿著其中心軸垂直部署的。

RF標籤通訊的原理相對簡單,先由讀取器透過天線生成一個電磁場。這個電磁場會轉化為電壓,讓標籤接收。接著讀取器調製載波頻率,並向標籤發送請求。標籤接收到讀取器的請求後,會將載波反射並發送回應給讀取器。

標籤的方向對於訊號捕獲和通訊效果有很大影響。因此天線的方向和位置需要優化,以實現最佳化的傳輸。這可以透過調整天線的位置和角度來達成。ST25 NFC的標籤天線設計需要精確的計算和模擬。對此,ST提供了一套eDesignSuite協助工程師加快電路系統設計與天線設計,這套工具包括計算器、選擇器和模擬器等。

李慶嘉進一步補充道,ST25 NFC讀取器的天線設計同樣需要經過模擬與優化。QUCS是一款常用的模擬工具,它包括S參數模型、史密斯圖和匹配阻抗等模型,可用於評估天線效能並進行匹配。在天線設計中,匹配阻抗是一個關鍵因素,需要進行微調以確保最佳效能。微調過程可能包括更改元件的數值,例如串聯電容器,以改變共振頻率和其他效能參數。

在設計ST25 NFC無線充電(WLC)系統時,需要注意天線線圈的屬性,例如耦合係數等。耦合係數越高,表示能量傳輸的效率越高。此外,還需要注意天線尺寸差異、線圈之間的垂直和水平距離、線圈的角度定位等因素。這些因素都可能影響到系統的效能和效率。

ST25天線設計目的是確保NFC技術可以有效運行。利用精確的設計和模擬工作,工程師可以實現最佳的能量傳輸和通訊效能,確保設備之間的無線連接穩定和可靠。


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