物联网还没实现,深圳的狗子们已经实现“犬联网”了

Release time:2020-06-09
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source:与非网
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深圳出台要求规定,年底前,深圳全市所有犬只必须植入芯片,实现系统登陆犬只 100%“有芯”,而未为犬只植入电子芯片的,将视为无证养犬。

 

想象一下这样的场景:

 

深圳市宝安区某著名爱狗人士小王最近心事重重,原因是自家的爱犬在一个惬意的午后下楼溜达后就再也未归,心急如焚之余,小王一边主动散布“寻犬启示”,一边期盼着“自家狗子能给自己来个电话”,好让自己能去接它。

 

看到这里的您一定会心生疑惑,丢失爱犬之后,铲屎官立刻“昭告天下”,张贴寻犬启示是常规操作,但等“自家狗子打来电话”,岂非痴人说梦?难道现在的“大哥们”出门都像王思聪的爱犬一样,身配 2 只苹果手表?那如果买不起苹果手表怎么办?

 

5 月底在深圳举办的第二届爱犬日活动上,这些疑虑便全都有了答案。爱犬出门不必非要戴上苹果手表,植入一颗小小的芯片,铲屎官和爱犬之间便会“心芯相连”。

 

而且,据深圳出台要求规定,年底前,深圳全市所有犬只必须植入芯片,实现系统登陆犬只 100%“有芯”,而未为犬只植入电子芯片的,将视为无证养犬。

 

马斯克的“脑机计划”梦率先在狗子身上实现了

 

万万没想到,深圳出台的养犬新政竟直接“领先”了马斯克的“脑机计划”好几年。在人体或者动物体内植入电子芯片一直以来是科技圈的尖端技术,然而近些年却离我们的生活越来越近了。

 

物联网还没实现,深圳的狗子们已经实现“犬联网”了

 

去年,马斯克和他的明星企业 Neuralink 发布了一款产品,类似于电影《黑客帝国》的“脑后插管”技术,以试图用人工智能技术来增强人类的能力。在 Neuralink 公司研究实验室的一次演示活动中,该公司还展示了一个连接到实验鼠身上的系统,可以从 1500 个电极上读取信息,并且比嵌入人体的系统好 15 倍。

 

然而,马斯克的“脑机梦”归根结底还是尖端的科学技术,无论从这项技术的可行性,还是科学的规范性以及伦理角度而言,其落地的可能性都还有待验证。不过“脑机计划”的确也为人体或动物植入芯片打开了不少想象的空间。

 

深圳此次出台的“犬只植入芯片”计划就可以看作是一次重要的落地尝试。虽然从功能角度来看,犬只植入芯片并不会像“脑机计划”一样带给人无与伦比的震撼感,但却能有效解决当下关于“宠物犬”而导致的一系列麻烦。

 

不知大家是否关注到,随着近年人们生活水平的提高,宠物的地位也在家庭中有了明显的变化。网上曾经有一则关于著名演员沙溢家庭地位的段子,在家老婆最大,然后按照地位依次是大儿子安吉和小儿子小鱼儿,之后地位排在第四的不是自己,而是自家宠物犬。虽然是个段子,却也间接反映出宠物在现今家庭中的受喜爱程度。

 

然而,即便是这样,也有人随意丢弃犬只,造成大量狗狗流浪街头。当然,诸如爱犬伤人之类的事件也时有发生,如何解决流浪狗以及肇事狗狗责任认定等麻烦,其实都面临着一定的桎梏。

 

按照《深圳市养犬管理条例》的规定,对符合条件的居民和单位,区主管部门应当及时办理登记手续,发放养犬登记证及号牌,并为犬只植入电子标签。《条例》还要求,深圳市居民或单位饲养的犬只均应办理养犬登记,并为犬只注射电子芯片。

 

RFID 技术成就“犬联网”

 

出于对生命的敬畏,任何科学技术的应用都避免不了让人担心。众多爱狗人士八成也像小编一样,关心对于这样一款体内注射的电子芯片,它的安全和有效性上应该如何保障?

 

物联网还没实现,深圳的狗子们已经实现“犬联网”了

 

据了解,这些植入犬只的芯片内存储的信息包括了狗子的出生、健康记录、主人联系方式等,植入芯片后,犬只的信息就会同步上传至后台的系统中,实现信息溯源。这也就为解决生活中由于“狗狗”引发的麻烦多了一条有效的应对手段。

 

物联网还没实现,深圳的狗子们已经实现“犬联网”了

 

而将目光集中到这款电子芯片上,它采用符合 ISO11784/11785 动物识别国际标准,其尺寸限制在 14mm 以内,只有米粒般大小。犬只皮肉间存在空隙,这让芯片在植入后并不会对犬只造成任何伤害,其操作手段也比较简单。并且宠物医院会在犬只注射完毕后观察 30 分钟,防止犬只出现不适现象。即便以后需要将芯片取出,亦可做到。

 

这类宠物芯片内部没有用到电池,其使用寿命一般为 15 年左右,狗狗一次性注入可以使用一生。而之所以用不到电池,是其中用到的一项关键技术在起作用,这项技术我们实际上并不陌生,正是物联网射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID),俗称电子标签,其在我们日常的物流、门禁、行李处理等场景中经常可见。

 

RFID 应用在犬只身上能为其提供全球唯一的识别码,通过配合专用的读写设备,对标识犬只的身份就可以进行验证。

 

当然,对于宠物主的信息安全其实也不用过于担心。这类芯片记录的仅为一串 15 位长度的国际唯一数字编码,只有授权的专业人员才能通过专业的设备读取芯片的编码,并链接到主管部门系统后台以获取宠物主姓名、联系方式、犬名、犬种等信息,而无授权、无专业设备的人员是无法获取相关信息的。同时,这类芯片不带有定位功能,即便主管部门也无法记录宠物主的隐私信息。

 

那些年,大家一起追过的“犬联网”

 

无独有偶,动物芯片在国外已经是大放异彩,而且相比深圳出台的比较“温和”的政策,国外的政策也显的严苛许多。

 

在海外,美国虽然法律上没有要求宠物必须注射电子芯片,但宠物主一般都会为自己的宠物注射。而这些电子芯片也在关键时刻发挥了作用,2018 年 11 月,美国加州大火,数万人紧急避难,不少人在慌乱之中与宠物走散,而灾难过后,在动物组织和好心人的帮助下,许多宠物又得以和主人团聚。

 

此外,在英国、以色列、新西兰,法律都强制要求狗狗必须植入芯片;澳洲要求猫猫和狗狗必须在 12 周大前植入微型芯片;日本和欧盟规定宠物入境必须植入芯片,日本众议院去年还通过一项动物保护法修正案,规定宠物猫、狗需义务植入芯片,以防饲主遗弃、虐待。若杀戮、伤害宠物,将被判处 4 年以下有期徒刑或人民币 32 万元以下罚款。

 

在国内,除了深圳之外,其实很多城市也早已经开始了动物芯片注射,在北京、上海、长沙、厦门、青岛、银川、杭州等城市,相关管理部门也开始尝试通过电子芯片对宠物进行管理,同时对于宠物主来说,一些条款也规定了相应的违规处罚措施。

 

物联网还没实现,深圳的狗子们已经实现“犬联网”了

 

相比传统的宠物照片、纸质凭证以及电子凭证,甚至是其他带有 GPS 定位的宠物项圈,RFID 芯片都具有很大的优势,除了足以证明“你的宠物就是你的宠物”外,在成本、有效性上也远远的甩开了其他的物理方式,通过物联网将你的“它”进行确定。

 

相比马斯克的“脑机计划”,动物芯片在科技的震撼感上还不足以相匹配,却让我们看到了科学技术落地的应用之美。深圳的推广不会是个例,这早有证据,从海外和国内的验证情况来看,宠物芯片未来或许还能刮起一阵文明城市的治理之风。


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芯片Layout中的Guard Ring是什么?
  在芯片设计中,Guard Ring(保护环) 是一种环绕在敏感电路或器件(如模拟电路、高精度器件、存储器单元、I/O驱动器等)周围的版图结构,形成关键的“隔离带”。它的核心使命是提高电路的可靠性、性能和抗干扰能力,是复杂芯片(尤其是混合信号芯片、高可靠性芯片)成功量产的关键因素之一。  Guard Ring的物理构成  Guard Ring并非单一结构,而是由多个精心设计的物理组件协同构成:  1衬底接触环  采用高掺杂的P+区域(P型衬底)或N+区域(N型衬底/深N阱)。其核心作用是提供到半导体衬底的低阻连接。它能有效收集衬底中不需要的少数载流子,防止其干扰被保护电路,稳定衬底电位,减少衬底噪声耦合,并为潜在寄生电流提供泄放路径。  2阱接触环标题  采用高掺杂的N+区域(N阱)或P+区域(P阱)。它提供到阱的低阻连接点,稳定阱电位并收集阱中产生的少数载流子。在双阱工艺中,N阱接触环本身就能阻挡衬底中的少数载流子(空穴)进入N阱。  3隔离结构  通常指浅沟槽隔离或深沟槽隔离。它在物理上分隔保护环内外的区域,阻止表面漏电流路径,增加载流子从外部扩散进入保护区域的难度,是防止闩锁效应的关键物理屏障。  4连接线  通过通孔和金属层将衬底接触环和阱接触环连接到指定电位(VSS或VDD)。确保这些连接具有极低的电阻至关重要。  Guard Ring的核心作用  Guard Ring通过其物理结构实现多重关键保护功能:  1防止闩锁效应  这是Guard Ring最核心的作用。闩锁效应由芯片内部寄生的PNPN结构意外触发引发,可导致大电流、功能失效甚至芯片烧毁。Guard Ring通过提供低阻的阱和衬底接触,有效收集触发闩锁的寄生载流子,在其达到触发浓度前将其泄放。同时,隔离结构增加了载流子横向流动的阻力。它对包含NMOS和PMOS相邻放置的电路(如CMOS反相器、I/O驱动器)的保护尤为关键。  2抑制衬底噪声耦合  芯片上不同模块(尤其是数字模块与敏感的模拟/射频模块)工作时产生的噪声会通过公共硅衬底传播。连接到干净VSS的衬底接触环作为一个低阻抗的“汇”,能吸收和分流试图进入保护区域的衬底噪声电流,为被保护电路提供局部的“安静地”,显著降低噪声干扰。  3阻挡少数载流子注入  芯片某些区域(如开关状态的NMOS源/漏、反向偏置的PN结)可能向衬底注入少数载流子(电子或空穴)。这些载流子扩散到敏感区域(高阻节点、存储节点、精密基准源)会引发漏电流、电压偏移或数据错误。Guard Ring(尤其是反向偏置的阱接触环,如N阱环接VDD阻挡空穴)能收集这些扩散载流子,阻止其到达敏感区域。  4提高器件隔离度与可靠性  在需要高隔离度的应用(如RF电路、混合信号电路)中,Guard Ring有助于减少相邻器件间通过衬底的串扰。通过综合防止闩锁、减少噪声干扰和漏电流,Guard Ring显著提升了被保护电路的长期工作可靠性和稳定性。  设计与实现考量  Guard Ring的设计需结合具体工艺和电路需求:  必要性:为MOS器件提供衬底/阱电位(Bulk端)的Guard Ring是必不可少的。用于隔离噪声或防止Latch-up的Guard Ring则需评估实际需求(是否存在噪声源或对噪声敏感)。  结构选择:根据保护对象(PMOS/NMOS/DNW器件)选择对应的NWring、PSUBring或DNWring结构。其版图实现需严格遵循特定工艺的设计规则(Design Rule),例如有源区(AA/OD)与注入层(SP/PP/SN/NP)的包围关系、接触孔(CT/CONT)的尺寸和间距、金属层(M1)的连接等。  增强防护:有时会采用双层Guard Ring结构,以进一步降低阱/衬底的寄生电阻压降,增强隔离效果,更有效地降低Latch-up风险。  面积权衡:添加Guard Ring必然增加芯片面积。设计时必须在防护效果和成本(面积)之间进行仔细权衡。  Guard Ring是芯片版图设计中基础而关键的防护结构。其本质是通过在敏感电路周围精确构建阱接触环、衬底接触环和隔离结构,并将它们连接到合适的电源/地网络,共同形成一个高效的载流子收集阱和噪声隔离带。它从根本上防止了致命的闩锁效应,有效抑制了衬底噪声耦合,并阻挡了有害的少数载流子注入,从而极大提升了芯片的鲁棒性、性能和可靠性。
2025-10-30 14:49 reading:366
全球首款,我国芯片研制获重大突破!
  据《科技日报》报道,近日,清华大学电子工程系方璐教授团队在智能光子领域取得重大突破,成功研制出全球首款亚埃米级快照光谱成像芯片“玉衡”,标志着我国智能光子技术在高精度成像测量领域迈上新台阶。相关研究成果在线发表于学术期刊《自然》。  科研团队基于智能光子原理,创新提出可重构计算光学成像架构,将传统物理分光限制转化为光子调制与计算重建过程。通过挖掘随机干涉掩膜与铌酸锂材料的电光重构特性,团队实现高维光谱调制与高通量解调的协同计算,最终研制出“玉衡”芯片。“玉衡”光谱成像芯片概念图。图片来源:清华大学  “玉衡”芯片仅约2厘米×2厘米×0.5厘米,却可在400—1000纳米的宽光谱范围内,实现亚埃米级光谱分辨率、千万像素级空间分辨率的快照光谱成像,能在单次快照中同步获取全光谱与全空间信息,其快照光谱成像的分辨能力提升两个数量级,突破了光谱分辨率与成像通量无法兼得的长期瓶颈,为高分辨光谱成像开辟了新路径。  方璐表示,“玉衡”攻克了光谱成像系统的分辨率、效率与集成度难题,可广泛应用于机器智能、机载遥感、天文观测等领域,以天文观测为例,“玉衡”的快照式成像每秒可获取近万颗恒星的完整光谱,有望将银河系千亿颗恒星的光谱巡天周期从数千年缩短至十年以内,凭借微型化设计,它还可搭载于卫星,有望在数年内绘制出人类前所未有的宇宙光谱图景。
2025-10-16 14:25 reading:424
全球首款1.8纳米芯片发布!
  正在努力扭转艰难处境的老牌芯片厂英特尔,周四(10月9日)展示了即将亮相的新一代先进制程PC芯片,开始向苹果、高通、AMD、台积电等竞品发起反击。  公司发布的照片显示,今年3月履新的CEO陈立武站在亚利桑那工厂门口,捧着一块代号为Panther Lake的新一代酷睿处理器晶圆。这是首款采用英特尔18A工艺(18埃米,即1.8纳米)的芯片。  英特尔特别强调,18A工艺也代表着芯片行业两大创新技术的应用:全环绕栅极晶体管以及背面供电网络。与Intel 3相比,18A能够提供15%的频率提升,且晶体管密度提高1.3倍,或者在同等性能水平下降低25%的功耗。  据悉,新一代芯片与被称为“英特尔CPU能效巅峰之作”的Lunar Lake相比,相同功耗下性能提升50%。而在性能相同时,相较上一代Arrow Lake-H处理器功耗降低30%。  公司也在周四表示,除了个人电脑外,Panther Lake还将拓展至机器人在内的边缘应用领域。基于18A工艺的至强6+服务器处理器也将于2026年上半年发布。  英特尔世界首款 1.8nm 要点  1、世界首款:预览三代酷睿 Ultra(Panther Lake),首款 18A 制程客户端 SoC;  2、生产进展:Panther Lake 已投产,按计划推进,有望成热门 PC 平台;  3、服务器新品:首展至强 6+(Clearwater Forest),18A 制程,功耗性能大进;  4、核心制程:Intel 18A 是英特尔最先进半导体节点(1.8nm);  5、制造保障:亚利桑那 Fab 52 已运营,今年晚些时候 18A 量产,巩固领先。
2025-10-10 15:24 reading:409
芯片的分类以及IC设计的基本概念介绍
  什么是芯片?  “芯片”(Chip)是“集成电路”(Integrated Circuit, IC)的俗称,是一种微型化的电子器件。它将大量的晶体管、电阻、电容、电感等电子元器件以及它们之间的连接线路,通过半导体制造工艺(主要是光刻技术),集成在一块微小的半导体材料(通常是硅,Silicon)基片上,形成一个完整的、具有特定功能的电路系统。  ▌核心材料  硅(Silicon)。硅是一种半导体材料,其导电性介于导体和绝缘体之间,可以通过掺杂等方式精确控制其电学特性。  ▌制造过程  在晶圆(Wafer,即一大片圆形的硅片)上,通过复杂的光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积等数百道工序,将电路图形一层一层地“雕刻”上去。  ▌最终形态  制造完成后,晶圆被切割成一个个独立的小方块,这就是裸芯片(Die)。裸芯片再经过封装(Package),加上引脚和保护外壳,就成为了我们通常看到的、可以焊接到电路板上的芯片。  ▌简单比喻  可以把芯片想象成一个“微型城市”。硅片是土地,晶体管是城市里的“开关”或“门卫”,负责处理信息(开/关,1/0);导线是城市的“道路”,连接各个区域;整个集成电路就是这个城市的“规划图”,规定了所有建筑(元器件)和道路(连接)的布局,使其能协同工作。  芯片的分类  ▌按功能分类  数字芯片 (Digital IC):  特点:处理离散的数字信号(0和1)。逻辑清晰,抗干扰能力强,易于大规模集成。  代表:  微处理器 (Microprocessor, MPU,GPU,CPU等)  计算机、手机等设备的“大脑”,执行指令和处理数据(如Intel CPU, Apple M系列芯片)。  微控制器 (Microcontroller, MCU)  集成了处理器、内存、I/O接口等功能的“单片机”,常用于嵌入式系统(如家电、汽车电子)。  存储器 (Memory)  用于存储数据和程序。  逻辑门电路/可编程逻辑器件 (PLD)  如FPGA(现场可编程门阵列)、CPLD(复杂可编程逻辑器件),用户可以自行编程实现特定逻辑功能。  RAM (随机存取存储器)  如DRAM(动态RAM,主内存)、SRAM(静态RAM,高速缓存),断电后数据丢失。  ROM (只读存储器)  如Flash(闪存,U盘、SSD、手机存储)、EEPROM,断电后数据不丢失。  模拟芯片 (Analog IC):  放大器 (Amplifier)  如运算放大器(Op-Amp),用于放大微弱信号。  电源管理芯片 (Power Management IC, PMIC)  负责电压转换(升压/降压)、稳压、充电管理、电源分配等(手机、电脑中常见)。  数据转换器 (Data Converter)  如ADC(模数转换器,将模拟信号转为数字信号)、DAC(数模转换器,将数字信号转为模拟信号)。  射频芯片 (RF IC)  处理高频无线信号,用于通信(如手机、Wi-Fi、蓝牙模块)。  特点:处理连续变化的模拟信号(如电压、电流、温度、声音)。设计难度高,对噪声和干扰敏感。  混合信号芯片 (Mixed-Signal IC):  特点:在同一芯片上同时集成了数字电路和模拟电路。现代芯片大多是混合信号芯片。  代表:很多传感器接口芯片、通信芯片(如基带处理器)、SoC(见下文)。  ▌按集成度分类  SSI (Small-Scale Integration, 小规模集成电路)  :集成几十个晶体管(如简单的逻辑门)。  MSI (Medium-Scale Integration, 中规模集成电路)  :集成几百个晶体管(如计数器、译码器)。  LSI (Large-Scale Integration, 大规模集成电路)  :集成几千到几万个晶体管(如早期的微处理器、存储器)。  VLSI (Very Large-Scale Integration, 超大规模集成电路)  :集成几十万到几百万个晶体管(现代大多数芯片都属于此范畴)。  ULSI (Ultra Large-Scale Integration, 特大规模集成电路)  :集成上千万甚至数十亿个晶体管(如现代高性能CPU、GPU)。  ▌按应用领域分类  通用芯片  设计用于广泛的应用场景,如CPU、GPU、标准存储器。  专用集成电路 (ASIC - Application-Specific Integrated Circuit)  为特定应用或客户定制设计的芯片,性能和功耗优化,但开发成本高。  系统级芯片 (SoC - System on Chip)  将一个完整系统的大部分甚至全部功能(如CPU、GPU、内存控制器、DSP、I/O接口、射频模块等)集成在单一芯片上。这是现代电子设备(尤其是移动设备)的核心,如手机的主控芯片(如高通骁龙、苹果A系列)。  IC设计的基本概念  IC设计是创造芯片的“蓝图”和“规划”的过程,是一个高度复杂、多学科交叉的工程。这里主要介绍数字IC的设计,分为两大阶段:  ▌前端设计 (Front-End Design)  专注于功能的定义、验证和逻辑实现。  规格定义 (Specification)  明确芯片需要实现的功能、性能指标(速度、功耗)、接口标准等。  架构设计 (Architecture Design)  设计芯片的整体结构,如采用何种处理器核心、总线结构、存储层次等。  RTL设计 (Register-Transfer Level Design):  使用硬件描述语言(HDL),如Verilog或VHDL,编写代码来描述芯片的行为和数据在寄存器之间流动的方式。这是前端设计的核心,将功能需求转化为可综合的逻辑描述。  功能验证 (Functional Verification):  通过仿真(Simulation)等手段,确保RTL代码在各种输入条件下都能正确实现预期功能。  这是设计过程中耗时最长、成本最高的环节之一,目标是“把错都找出来”。  逻辑综合 (Logic Synthesis):  使用EDA(Electronic Design Automation,电子设计自动化)工具,将RTL代码自动转换为由标准单元库(如与门、或门、触发器等)构成的门级网表(Netlist)。这个过程会考虑时序、面积和功耗的约束。  ▌后端设计 (Back-End Design)  专注于物理实现,将逻辑设计转化为可以在晶圆上制造的物理版图。  物理实现 (Physical Implementation):  布局 (Placement)  将门级网表中的所有标准单元在芯片版图上进行物理摆放。  布线 (Routing)  根据网表连接关系,在布局好的单元之间铺设金属导线。  静态时序分析 (Static Timing Analysis, STA)  在不进行仿真的情况下,分析电路中所有可能的时序路径,确保信号能在时钟周期内稳定传输,满足建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold Time)的要求。  物理验证 (Physical Verification):  设计规则检查 (Design Rule Check, DRC)  确保版图符合晶圆厂的制造工艺规则(如最小线宽、最小间距)。  版图与电路图一致性检查 (Layout vs. Schematic, LVS)  确保最终的物理版图与原始的门级网表在电气连接上完全一致。  电气规则检查 (Electrical Rule Check, ERC)  检查版图中的电气连接是否正确(如避免悬空引脚)。  寄生参数提取 (Parasitic Extraction)  提取布线产生的寄生电阻、电容等参数,用于更精确的时序和功耗分析。  最终交付  生成符合晶圆厂要求的GDSII或OASIS格式的版图文件,交付给晶圆厂进行制造。
2025-10-10 09:59 reading:652
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