Các nhà nghiên cứu MIT phát triển chip ID cỡ milimet tích hợp bộ xử lý mật mã, một dải ăng ten truyền dữ liệu trong dải tần số terahertz cao và điốt quang điện để lấy năng lượng.

Để chống lại việc làm giả hàng hóa trong chuỗi cung ứng, loại tệ nạn có thể khiến các công ty tốn hàng tỷ đô la mỗi năm, các nhà nghiên cứu của MIT đã phát minh ra một thẻ ID mật mã đủ nhỏ để lắp được trên hầu hết mọi sản phẩm và xác minh tính xác thực của chúng.

Báo cáo năm 2018 của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế ước tính khoảng 2 nghìn tỷ đô la hàng giả sẽ được bán trên toàn thế giới vào năm 2020. Tình trạng này gây thiệt hại cho người tiêu dùng và các công ty đặt hàng các bộ phận từ các nguồn khác nhau trên toàn thế giới để xây dựng sản phẩm của họ.

Hàng giả có xu hướng sử dụng các tuyến đường phức tạp, qua nhiều chốt kiểm tra khác nhau và đổi chủ nhiều lần, khiến việc xác minh nguồn gốc và tính xác thực trở nên khó khăn. Do đó các công ty có thể nhập phải các bộ phận và hàng hóa giả mà không hay biết. Thẻ ID không dây đang ngày càng trở nên phổ biến trong việc xác thực tài sản khi chúng đổi chủ tại mỗi chốt kiểm tra. Nhưng các thẻ này thường đi kèm với sự đánh đổi về kích thước, chi phí, năng lượng và an ninh khác nhau.

Chẳng hạn như thẻ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) phổ biến: kích thước quá lớn để lắp vừa trên các vật thể nhỏ như linh kiện y tế và công nghiệp, phụ tùng ô tô hoặc chip silicon. Thẻ RFID cũng không chứa các biện pháp bảo mật vững chắc. Một số thẻ được xây dựng với các chương trình mã hóa để chống lại việc sao chép, nhưng kích thước rất lớn và tiêu thụ nhiều năng lượng. Nếu muốn thu nhỏ kích thước thẻ thì lại phải từ bỏ cả gói ăng-ten cho phép thẻ liên lạc bằng tần số vô tuyến hay khả năng mã hóa mạnh.

Trong một báo cáo được trình bày mới đây tại Hội nghị Mạch rắn quốc tế (ISSCC) của IEEE, các nhà nghiên cứu MIT đã mô tả một con chip ID khắc phục được tất cả những nhược điểm đó. Nó có kích thước vài milimet và chạy với mức năng lượng tương đối thấp được cung cấp bởi các điốt quang điện. Chip này cũng có thể truyền dữ liệu ở phạm vi xa nhờ sử dụng kỹ thuật tán xạ ngược không cần điện năng, hoạt động ở tần số cao hơn hàng trăm lần so với RFID. Các kỹ thuật tối ưu hóa thuật toán cũng cho phép chip này chạy một sơ đồ mã hóa phổ biến có thể đảm bảo liên lạc an toàn trong khi sử dụng rất ít năng lượng.

"Chúng tôi gọi nó là thẻ ID cho vạn vật," đồng tác giả báo cáo Ruonan Han, phó giáo sư ở Khoa Kỹ thuật Điện và Khoa học Máy tính MIT, và là người đứng đầu Tập đoàn Điện tử Tích hợp Terahertz tại Phòng thí nghiệm Công nghệ microsystems (MTL), nói. "Nếu tôi muốn theo dõi hậu cần của một bu lông, một bộ phận cấy ghép răng hoặc chip silicon, các thẻ RFID hiện tại không thể làm được. Chúng tôi đã chế tạo một con chip nhỏ, giá rẻ mà không cần đóng gói, pin hoặc các thành phần bên ngoài khác mà vẫn có thể lưu trữ và truyền dữ liệu nhạy cảm."

Công việc của nhóm ban đầu là để tạo ra thẻ RFID tốt hơn. Nhóm nghiên cứu muốn loại bỏ bao bì, vốn làm cho các thẻ trở nên cồng kềnh và tăng chi phí sản xuất. Họ cũng muốn thẻ giao tiếp ở tần số terahertz cao giữa vi sóng và bức xạ hồng ngoại - giữa khoảng 100 gigahertz và 10 terahertz - cho phép tích hợp lên chip một dải ăng-ten và giao tiếp không dây ở khoảng cách lớn hơn. Cuối cùng, họ muốn sử dụng các giao thức mật mã, vì các thẻ RFID có thể được quét bởi bất kỳ người đọc nào và truyền dữ liệu một cách bừa bãi.

Để bao gồm tất cả các chức năng đó thường sẽ cần một con chip khá lớn. Nhưng các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách đưa mọi thứ lên một con chip nguyên khối kích cỡ chỉ khoảng 1,6 mm vuông.

Mặc dù có kích thước chỉ bằng hạt vừng, thẻ ID (được phóng to, bên phải) có thể gửi thông tin liên lạc không dây ở khoảng cách lớn hơn nhiều so với thẻ RFID (bên trái) và có thể chạy các thuật toán mã hóa để giúp bảo mật gần như mọi sản phẩm trong chuỗi cung ứng.

Hiện tại, phạm vi tín hiệu nằm trong khoảng 5 cm, được coi là phạm vi trường xa - và cho phép sử dụng thuận tiện máy quét thẻ cầm tay. Tiếp theo, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ đẩy mạnh giới hạn của phạm vi hơn nữa, có thể được thiết bị quét đọc từ rất xa, giả sử như từ trong một phòng tiếp nhận tại một chốt kiểm tra trong chuỗi cung ứng. Nếu như vậy, nhiều tài sản có thể được các công ty xác minh nhanh chóng.

Các nhà nghiên cứu cũng hy vọng có thể cung cấp đủ năng lượng cho chip thông qua các tín hiệu terahertz và không cần đến điốt quang.

Các con chip này rất nhỏ, dễ chế tạo và rẻ đến mức chúng cũng có thể được tích hợp vào chip silicon máy tính lớn hơn, loại thiết bị bị làm giả rất nhiều.

"Công nghiệp bán dẫn của Hoa Kỳ chịu thiệt hại từ 7 tỷ đến 10 tỷ đô la hàng năm vì chip giả," Wasiq Khan, một thành viên nhóm nghiên cứu, nói. "Chip của chúng tôi có thể được tích hợp liền mạch vào các chip điện tử khác cho mục đích bảo mật, vì vậy nó có thể có tác động rất lớn đến ngành công nghiệp. Mỗi con chip của chúng tôi có giá vài xu, nhưng công nghệ này là vô giá."

Hoàng Nam