【開發故事】席卷日本的非接觸IC卡，開發源于“快遞”需求（一）

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　　“嗶嗶”、“唰”……

　　刷IC卡過檢票口或者用IC卡支付。JR集團的“Suica”、“ICOCA”和東京圈23家鐵路運營商、31家巴士運營商聯合導入的 “PASMO”、BitWallet經營的“Edy”和能夠在7-11連鎖店使用的“nanaco”。如今，應用于電子車票和電子貨幣的非接觸IC卡已經成了日常生活中的一部分。

　　在這些卡片里，安裝著基于索尼非接觸IC卡技術“FeliCa”的IC芯片。截止目前，全球的FeliCa芯片供應量已經超過了2億個。

　　這些IC芯片與卡片上形成的天線連通，能夠與讀卡器進行無線數據交換。從卡接近讀卡器到完成認證和數據讀寫只需0.1秒。支付電子貨幣和月票刷卡都能在這樣短暫的時間內完成。因為卡片能夠把讀卡器發出的電波轉換為電力，所以IC卡本身無需電池，不用擔心電源問題。

　　FeliCa的開發始于20年前的1987年。和大多數改變世界的發明一樣，其最初設想的用途與現在大相徑庭。

    從快遞的配送管理起步

　　“有事商量”。1987年底的一天。任職于神奈川縣厚木市索尼信息處理研究所的伊賀章迎來了公司銷售負責人。

　　“一家大型快遞公司來詢問有沒有自動分揀包裹目的地的好辦法。”

　　伊賀聽了不禁為之一振。

　　“嗯，有意思。我去找這家快遞公司談談吧。”

　　當時，索尼的銷售人員頻繁出入研究所，向研究人員直接傳達客戶要求。FeliCa的開發也要歸功于索尼的這種企業文化。

　　自從1973年進入索尼以來，伊賀一直任職于研究所。入社伊始，伊賀曾經參與過音樂播放器用PCM（脈沖編碼調制）的技術開發，開發出了日后應用于 CD和DAT的魯棒性糾錯技術。之后又挑戰消費類GPS接收器的開發并成功地實現了投產。結束GPS接收器開發后，伊賀正在找尋下一個開發項目。就在此時，銷售人員提到了上面的需求。伊賀不久便來到了快遞公司。 

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領導“FeliCa”開發的伊賀章。現任索尼高級主管SVP，信息技術研究所所長。（拍攝：山西 英二） 

　　在分揀現場，工作人員首先要閱讀包裹單上的地址，在包裹箱上寫上數字。然后，另一位工作人員再利用攝像頭識別傳送帶送來的包裹箱上的數字，按下不同按鈕以區分配送地點。

　　“這樣很容易按錯按鈕，造成誤配送。如果能給包裹分配固定的ID，無線發送ID，那么配送就能夠實現自動化”。這就是現在無線標簽的思路。伊賀的腦海中浮現出的是內置驅動電池的卡片式無線標簽。

    反射電波即可

　　伊賀用1周時間對無線標簽內置IC卡的性能參數進行了細致分析。包裹上粘貼的IC卡在傳送帶上以20m/秒高速前進。讀卡器必須在1～2米的距離瞬間讀取標簽輸出的信號。

　　擴大發送距離的最佳方式是使用頻率為2.4GHz的準微波。但是，使卡片自身輸出電波必須有相應的電力供應。考慮到卡片內嵌電池的尺寸，令卡片自身發射電波并不現實。于是，伊賀想到了由讀卡器發射電波、卡片進行反射的方法。這種方法只要調制反射波，傳輸代表包裹ID的數字數據，就能夠逐個辨別包裹。但問題在于反射波的調制機理。

　　這正好是伊賀可以大顯身手之處。伊賀很快找到了一個非常絕妙的辦法：把卡片上安裝的天線連接FET。在天線接收電波的狀態下，當FET開啟時，天線能夠發揮共振器的作用，反射電波。FET關閉時則不產生反射波。也就是說，利用FET可以調制反射波的振幅。 

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圖：伊賀為實現無線標簽和IC卡發明了使用FET的反射型發送裝置。通信采用接收方（讀卡器）發射電磁波，發送方進行反射的方式。發送方通過改變天線的阻抗，控制對電磁波的反射和吸收，讀卡器則通過讀取反射波的強弱重組信號。在過去，改變天線阻抗需要使用二極管。但這種方式的功耗大，無法應用于 IC卡。為此，伊賀想出了利用天線連接的FET的開閉控制阻抗的方法。由于信號輸入時基本沒有電流，因此可以應用于IC卡等用途。

　　這樣幾乎沒有功耗。而且，FET可以集成在CMOS邏輯電路中，從而縮小電路整體規模。由于卡片自身不發射電波，因此也無需無線電站的設置申請。簡直是無線IC卡的理想技術。

　　開發啟動不久后的1988年1月，伊賀以及下屬大芝克幸為這項日后構建起FeliCa無線技術根基的技術申請了專利。專利號為2705076號。伊賀隨即投入了IC芯片的試制之中。（未完待續，記者：淺川 直輝）