RFID技术发展的现状与趋势

RFID 技术发展的现状与趋势

1 RFID 技术标准

RFID 系统主要由数据采集和后台数据库网络应用系统两大部分组成。目前 已经发布或者是正在制定中的标准主要是与数据采集相关的, 其中包括电子标签 与读写器之间的空气接口、读写器与计算机之间的数据交换协议、RFID 标签与 读写器的性能和一致性测试规范、以及 RFID 标签的数据内容编码标准等。后台 数据库网络应用系统目前并没有形成正式的国际标准, 只有少数产业联盟制定了 一些规范,现阶段还在不断演变中。

RFID 标准争夺的核心主要在 RFID 标签的数据内容编码标准这一领域。 目前, 形成了五大标准组织,分别代表了国际上不同团体或者国家的利益。EPCGlobal 是由北美 UCC 产品统一编码组织和欧洲 EAN 产品标准组织联合成立, 在全球拥有 上百家成员, 得到了零售巨头沃尔玛, 制造业巨头强生、 宝洁等跨国公司的支持。 而 AIM、ISO、UID 则代表了欧美国家和日本;IP-X 的成员则以非洲、大洋洲、 亚洲等国家为主。比较而言,EPCGlobal 由于综合了美国和欧洲厂商,实力相对 占上风。

(1)EPCGlobal

EPCGlobal 是由 UCC 和 EAN 联合发起的非盈利性机构,全球最大的零售商沃 尔玛连锁集团、英国 Tesco 等 100 多家美国和欧洲的流通企业都是 EPC 的成员, 同时由美国 IBM 公司、微软、Auto-IDLab 等进行技术研究支持。此组织除发布 工业标准外, 还负责 EPCgobal 号码注册管理。 EPCGlobal 系统是一种基于 EAN· U CC 编码的系统。作为产品与服务流通过程信息的代码化表示,EAN·UCC 编码具 有一整套涵盖了贸易流通过程各种有形或无形的产品所需的全球唯一的标识代 码,包括贸易项目、物流单元、位置、资产、服务关系等标识代码。EAN·UCC 标识代码随着产品或服务的产生在流通源头建立, 并伴随着该产品或服务的流动 贯穿全过程。EAN·UCC 标识代码是固定结构、无含义、全球唯一的全数字型代 码。在 EPC 标签信息规范 1.1 中采用 64-96 位的电子产品编码;在 EPC 标签 2.0 规范中采用 96-256 位的电子产品编码。

(2)日本 UID

主导日本 RFID 标准研究与应用的组织是 T-引擎论坛(T-EngineForum),该 论坛已经拥有成员 475 家成员。值得注意的是成员绝大多数都是日本的厂商,如 NEC、日立、东芝等,但是少部分来自国外的著名厂商也有参与,如微软、三星、 LG 和 SKT。T-引擎论坛下属的泛在识别中心(UbiquitousIDCenter--UID)成立于 2002 年 12 月,具体负责研究和推广自动识别的核心技术,即在所有的物品上植 入微型芯片,组建网络进行通信。UID 的核心是赋予现实世界中任何物理对象唯 一的泛在识别号(Ucode)。它具备了 128 位(128-bit)的充裕容量,提供了 340x1 036 编码空间,更可以用 128 位为单元进一步扩展至 256、384 或 512 位。Ucode 的最大优势是能包容现有编码体系的元编码设计, 可以兼容多种编码, 包括 JAN、 UPC、ISBN、IPv6 地址、甚至电话号码。Ucode 标签具有多种形式,包括条码、 射频标签、智能卡、有源芯片等。泛在识别中心把标签进行分类,并设立了多个 不同的认证标准。

(3)中国

中国在 RFID 技术与应用的标准化工作上已有一定的基础,目前已经从多个 方面开展了相关标准的研究工作。制定了《集成电路卡模块技术规范》、《建设 事业 IC 卡应用技术》等应用标准,并且得到了广泛的应用;在频率规划方面, 已经做了大量的试验;在技术标准方面,依据 ISO/IEC15693 系列标准已经基本 完成了国家标准的起草工作,参照 ISO/IEC18000 系列标准制定国家标准的工作 已经列入国家标准制定计划。此外,中国 RFID 标准体系框架的研究工作也已基 本完成。

2 全球 RFID 产业发展分析

从全球的范围来看,美国已经在 RFID 标准的建立、相关软硬件技术的开发、 应用领域走在世界的前列。欧洲 RFID 标准追随美国主导的 EPCglobal 标准。在 封闭系统应用方面, 欧洲与美国基本处在同一阶段。 日本虽然已经提出 UID 标准, 但主要得到的是本国厂商的支持,如要成为国际标准还有很长的路要走。RFID 在韩国的重要性得到了加强,政府给予了高度重视,但至今韩国在 RFID 标准上

仍模糊不清。 中国 RFID 产业依据单元技术与系统集成并重、产业投入与市场培 养并重、企业运作与政府推动并重、技术创新与标准制定并重、自主研发与国际 合作并重的原则,使中国的 RFID 产业正向着自主、健康、可持续方向发展。

(1)美国

在产业方面,TI、Intel 等美国集成电路厂商目前都在 RFID 领域投入巨资 进行芯片开发。Symbol 等已经研发出同时可以阅读条形码和 RFID 的扫描器。IB M、Microsoft 和 HP 等也在积极开发相应的软件及系统来支持 RFID 的应用。目 前美国的交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟踪 等领域已经开始逐步应用 RFID 技术。在物流方面,美国已有 100 多家企业承诺 支持 RFID 应用,这其中包括:零售商沃尔玛;制造商吉列、强生、宝洁;物流 行业的联合包裹服务公司以及政府方面国防部的物流应用。

另外,值得注意的是美国政府是 RFID 应用的积极推动者。按照美国防部的 合同规定,2004 年 10 月 1 日或者 2005 年 1 月 1 日以后,所有军需物资都要使 用 RFID 标签;美国食品及药物管理局(FDA)建议制药商从 2006 年起利用 RFID 跟踪最常造假的药品;美国社会福利局(SSA)于 2005 年年初正式使用 RFID 技术 追踪 SSA 各种表格和手册。

(2)欧洲

在产业方面,欧洲的 Philips、STMicroelectronics 在积极开发廉价 RFID 芯片;Checkpoint 在开发支持多系统的 RFID 识别系统;诺基亚在开发能够基于 RFID 的移动电话购物系统;SAP 则在积极开发支持 RFID 的企业应用管理软件。 在应用方面,欧洲在诸如交通、身份识别、生产线自动化控制、物资跟踪等封闭 系统与美国基本处在同一阶段。目前,欧洲许多大型企业都纷纷进行 RFID 的应 用实验。例如,英国的零售企业 Tesco 最早于 2003 年 9 月结束了第一阶段试验。 试验由该公司的物流中心和英国的两家商店进行, 试验是对物流中心和两家商店 之间的包装盒及货盘的流通路径进行追踪,使用的 915MHz 频带。

(3)日本

日本是一个制造业强国,它在电子标签研究领域起步较早,政府也将 RFID 作为一项关键的技术来发展。MPHPT 在 2004 年 3 月发布了针对 RFID 的"关于在 传感网络时代运用先进的 RFID 技术的最终研究草案报告", 报告称 MPHPT 将继续 支持测试在 UHF 频段的被动及主动的电子标签技术, 并在此基础上进一步讨论管 制的问题;2004 年 7 月,日本经济产业省 METI 选择了七大产业做 RFID 的应用 试验,包括消费电子、书籍、服装、音乐 CD、建筑机械、制药和物流。从近来 日本 RFID 领域的动态来看, 与行业应用相结合的基于 RFID 技术的产品和解决方 案开始集中出现,这为 2005 年 RFID 在日本应用的推广,特别是在物流等非制造 领域,奠定了坚实的基础。

(4)韩国

韩国主要通过国家的发展计划,再联合企业的力量来推动 RFID 的发展,即 主要是由产业资源部和情报通信部来推动 RFID 的发展计划。特别值得注意的是 在 2004 年 3 月韩国提出 IT839 计划以来,RFID 重要性得到了进一步的加强。虽 然目前韩国在 RFID 的开发和应用领域乏善可陈,但值得引起关注的是在韩国政 府的高度重视下,韩国关于 RFID 的技术开发和应用试验正在加速展开。同日本 类似,韩国也出现了将 RFID 引入开放系统的趋势。2005 年 3 月,韩国政府耗资 7.84 亿美元在仁川新建技术中心,主要从事电子标签技术包括 RFID 研发以及生 产,以帮助韩国企业快速确立在全球 RFID 市场的主流地位。该中心的建设在 20 07 年前完成,RFID 标签和传感器已在 2008 年批量出货。

(5)中国

中国发展 RFID 产业的整体思路是:企业为主,政府推动,构建产业联盟, 形成掌握自主知识产权技术的 RFID 产业链;通过产业基地建设,发挥全体优势, 打造具有国际竞争力的民族品牌;开展国际交流与合作,提高中国 RFID 产业整 体水平。

远望谷公司是目前国内知名的射频识别(RFID)设备供应商,其资产规模、 研发力量、产品种类在国内 RFID 领域均居前列。并成为中国 RFID 第一家上市企 业。上海复旦微电子在 RFID 标签芯片和读写器芯片领域已推出多款经典产业化 产品,使其在芯片领域处于国内领先地位,2007 年新推出的 SMAP 解决方案将演

绎中国的国情下的 NFC 突破。深圳先施科技与江苏瑞福科技在 RFID 读写器领域 研究多年,并已为中国 RFID 行业在交通、物流等各个领域的应用推广做出不可 取代的贡献。北京航天金卡、北京同方智能卡等公司凭强大的研发实力、集成能 力和良好的政府、企业界关系,策划并承担了很多重要的 RFID 应用推广项目, 如奥运会食品安全和电子门票等重大项目。上海坤锐电子推出第一个产业化 EP C Gen 2 电子标签芯片,使中国 RFID 企业在 UHF 标签芯片领域的研发能力提升 到国际领先水平。北京亚仕同方在 RFID 标签高质量化、低成本化方面做出巨大 努力。凯泰科技实施了一系列 RFID 经典应用项目,并具备强大的 RFID 产品生产 能力。

3 RFID 技术发展现状

RFID 技术涉及信息、制造、材料等诸高技术领域,覆盖无线通信、芯片设 计与制造、天线设计与制造、标签封装、系统集成、信息安全等技术。一些国家 和国际跨国公司都在加速推动 RFID 技术的研发和应用进程。在过去十年间,共 产生数千项关于 RFID 的技术专利,主要集中在美国、欧洲、日本等国家和地区。

按照能量供给方式的不同,RFID 标签分为有源、无源和半有源三种;按照 工作频率的不同,RFID 标签分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微 波频段(MW)的标签。目前国际上 RFID 应用以 LF 标签和 HF 标签为主;UHF 标 签开始规模生产,由于其具有可远距离识别和低成本的优势,有望在未来五年内 成为主流; 标签在部分国家已经得到应用。 MW 中国已经掌握 HF 芯片的设计技术, 并且成功地实现了产业化,同时 UHF 芯片已经完成开发。

目前 RFID 标签制造以蚀刻、冲压天线为主,其材料一般为铝或者铜,随着 新型导电油墨的开发,印制天线的优势越来越突出。RFID 标签以低温倒装键合 工艺为主,也出现了流体自装配、振动装配等新的标签封装工艺。中国低成本、 高可靠性的标签制造装备和封装工艺正在研发中。

RFID 读写器产品类型较多,部分先进产品可以实现多协议兼容。中国已经 推出了系列 RFID 读写器产品,小功率读写模块已经达到国外同类水平,大功率 读写模块和读写器片上系统(SOC)尚处于研发阶段。

在应用系统集成和数据管理平台等方面,某些国际组织提出基于 RFID 的应 用体系构架,各大软件厂商也在其产品中提供了支持 RFID 的服务及解决方案, 相关的测试和应用推广工作正在进行中。中国在 RFID 应用架构、公共服务体系、 中间件、系统集成以及信息融合和测试工作等方面取得了初步成果,建立国家 R FID 测试中心已经被列入科技发展规划。

中国已经将 RFID 技术应用于铁路车号识别、身份证和票证管理、动物标识、 特种设备与危险品管理、公共交通以及生产过程管理等多个领域。

4 RFID 的应用展望 的应用展望

尽管 RFID 技术已经应用于多个领域, 但是其应用是局限在某一封闭市场内, 因此其市场规模受到了极大的限制。但是随着 RFID 技术的发展演进以及成本的 降低,未来几年内 RFID 技术主要以供应链的应用为赢利的主体,全球开放的市 场将为 RFID 带来巨大的商机。简单来讲,从采购、仓储、生产、包装、卸载、 流通加工、配送、销售到服务,这些是供应链上的业务流程和环节。在供应链运 转时,企业必须随时实地、精确的掌握供应链上的商流、物流、信息和资金的流 向,才能够使企业发挥出最大的效率和效益。但实际上,物体在流动的过程中各 种环节处于松散的状况,商流、物流、信息和资金常常随着时间和位置的变化而 变化, 使企业对这四种流的控制能力大大下降, 从而产生失误造成不必要的损失。 RFID 技术正是有效解决供应链上各项业务运作资料的输入与输出、业务过程的 控制与跟踪,以及减少出错率等难题的一种技术。例如,最近香港工业工程师学 会及香港生产力促进局就开展了一项名为"提升制造及工业工程师应用无线标签 来实施供应链管理"的项目。该项目主要是为香港制造及工业工程师设计,项目 包括一系列的工业及技术专题研讨会、工作坊等。港府正是借助 RFID 技术在产 品供应链上的每个环节发挥的效用,实现物料供应、生产、贮存、包装,以及物 流、货运出境、船务运输,存货控制及零售等各个环节的管理,帮助企业加快物 流速度,改善生产效率,促进贸易活动。

据 Deloitte 研究中心的分析和预测,从 2006 年开始,供应链将成为推动 R FID 的主要产业,而且每年都在高速成长,推动 RFID 产业前进。至 2009 年,约

70%的 RFID 应用都在供应链产业中。事实上,供应链的每一个环节加入 RFID 之 后,就会变得更加顺畅,相对的其他产业所占的比例也只有 30%而已。

当然,RFID 的发展也面临一些障碍,其中最主要的是 RFID 标签的价格。一 般认为价格在 5 美元以上的芯片,主要为应用于军事、生物科技和医疗方面的有 源器件,10 美分-1 美元左右的常为用于运输、仓储、包装、文件等的无源器件, 消费应用如零售的标签在 5~10 美分,医药、各种票证(车票、入场券等)、货币 等应用的标签则在 5 美分以下,标签价格将直接影响 RFID 的市场规模。其次是 隐私权的问题难于解决, 由于在非接触的条件下, 可以对标签中的数据进行读取, 这引发了人们对 RFID 技术侵犯个人隐私权的争议。标签价格将随着技术的发展 及生产规模的扩大而得以解决, 隐私问题则需要各个国家通过立法对用户的隐私 权加以保护来逐步解决。RFID 技术所独有的优势,最终将在全球形成一个巨大 的产业,值得关注。

5 发展趋势

近年来,RFID 技术已经在社会众多领域开始应用,对改善人们的生活质量、 提高企业经济效益、加速公共安全以及提高社会信息化水平产生了重要的影响。 根据预测,RFID 标签技术将在未来 2~5 年内逐渐开始大规模应用。

在未来的几年中,RFID 技术将继续保持高速发展的势头。电子标签、读写 器、系统集成软件、公共服务体系、标准化等方面都将取得新的进展。随着关键 技术的不断进步,RFID 产品的种类将越来越丰富,应用和衍生的增值服务也将 越来越广泛。

芯片设计与制造技术的发展趋势是芯片功耗更低,作用距离更远,读写速度 与可靠性更高,成本不断降低。芯片技术将与应用系统整体紧密结合。 RFID 标签封装技术将与印制、造纸、包装等技术相结合,导电油墨印制的 低成本标签天线、低成本封装技术将促进 RFID 标签的大规模生产,并称为未来 一段时间内决定产业发展的关键因素之一。

RFID 技术与条码、生物识别等自动识别技术、以及互联网、通信、传感网 络等信息技术融合,构筑一个无所不在的网络环境。海量 RFID 信息处理、传输 和安全对 RFID 的系统集成和应用技术提出了新的挑战。RFID 系统集成将向嵌 入式、智能化、可重组方向发展,通过构建 RFID 公共服务体系,将使 RFID 信 息资源的组织、管理和利用更为深入和广泛。


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