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「RFID技术与应用策略」研讨会实录
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【作者: 廖專崇】2004年10月11日 星期一

浏览人次:【4392】

RFID应用与市场概观

拓墣产业研究所资讯通讯研究中心主任柯维华

《图一拓朴产业研究所资讯通讯研究中心主任柯维华》
《图一拓朴产业研究所资讯通讯研究中心主任柯维华》

RFID(Radio Frequency Identification;无线射频辨识)的市场应用到底有多广泛?在日常生活的食、衣、住、行之中,大概都有她可以切入的地方,无怪乎在这个技术出现市场不久,就引起各界的高度瞩目,拓朴产业研究所资讯通讯研究中心主任柯维华针对RFID的技术标准、市场应用与规模、产业现况广泛介绍。


RFID有几个特性,首先他是一种非接触的系统,可以监控与追踪物品或个人;而在广泛的应用之下,该技术提供单一的认证;再者,RFID的标签很微小,不会改变搭在产品的外观,而且价格便宜;最后,该技术应用无线通讯技术,帮助系统的设计。一个完整的RFID系统包括标签(Tag)、射频天线(RF Antenna)、读取设备(Reader)、网路与工作站组成。


在RFID的技术标准部分,柯维华说明,RFID系统的标签,目前有几个标准分别是Class 0、Class 1、Class 2、Class 3、Class 4,Class 0是简单、被动式与仅在制造厂中规制之唯读标签,Matrics在2003年2月已开始提供该类标签;Class 1也属于简单、被动式,但可供一次输入,内建非挥发性记忆体的唯读标签,Alien Technology去年3月也已开始提供该类标签;Class 2是内建可读写记忆体的被动式标签;Class 3属于准被动式(Semi-passive)标签,除可记忆资料外,还内建电池,可以增加读取距离;Class 4除了被动式标签的特点之外,或许也具备与其他标签或仪器沟通的主动式(Active)标签,不过Class 2与Class 3规格尚未完成晶片的设计与相关规范,Class 4则是还停留在规格讨论阶段。


由于RFID使用的是无线射频技术,所以便需要透过标准制定组织讨论无线电频谱的分配与使用,目前频谱的分配透过ISO18000(国际标准组织)来规范,包括135KHz、13.56MHz、2.45GHz等频段都已经通过最后委员会草案,860~930MHz、433.92MHz等也已通过委员会草案,而5.8GHz频段应用的计划书则已遭否决,不会成为国际标准。


RFID标签的价格与应用有着很大的关系,而价格与市场规模也息息相关,代表的就是市场的发展曲线,柯维华表示,军事、生物科技、医疗等需要主动式系统的应用,标签的价格在5美元以上,运输、仓储、包装、文件等被动式标签在10美分~1美元左右,以上属于商业化的应用;而消费性的应用包括零售应用的标签在5~10美分左右,医药、各种票(车票、邮票、入场券等)、货币的应用标签则在5美分以下。


在市场规模部分,价格1美元的标签市场规模在数百万个左右,0.1美元的标签市场规模会有10亿个上下,0.01美元或更便宜的标签则可以有数百万亿的市场规模。不过,柯维华强调,目前这个产业还属于刚起步的状态,要到2008~2009年市场规模才会出现大幅度的成长,在整个系统创造营收方面,包括标签、读取设备、软体与服务,还是以标签所占的比重最高。


未来RFID的发展,除了技术规格本身之外,柯维华认为有几个相关厂商可以努力的重点,包括RFID晶片制程的改善、封装标准的建立与技术的突破、不同领域厂商的异业联盟发展、各国政府无线电频带的开放与选择、产品辨识率的提升等等。


RFID Tag技术现况与趋势

工研院系统中心企划与推广组专案经理吴念祖

《图二 工研院系统中心企划与推广组项目经理吴念祖》
《图二 工研院系统中心企划与推广组项目经理吴念祖》

在整个RFID系统当中,还没有出现明显的垂直产业分工,虽然可以将系统分成数个不同的部分,但是以目前产业的现况看来,每一个系统之中,还是有一个最主要的厂商作为主导,而其中又以标签Tag为系统中最重要的一部份,工研院系统中心企划与推广组专案经理吴念祖,针对标签的技术现况与趋势深入剖析。


在RFID标签市场现况部分,吴念祖表示,标签使用的频率有很多,一般来说频率越高,读取的速度越快、讯号感测的距离越远。在应用上,应该以系统的需求为主要考量,并没有哪一种频率是最好的。标签内晶片的记忆体包括唯读、可读写一次与可读写记忆体等。


在RFID标签市场发展部分,根据研究机构ABIresearch的研究报告指出,今年标签的市场规模为8亿5100万美元,将以年复合成长率22%的速度成长,到2008年市场规模为21亿100万美元。 RFID晶片在2002年的出货量为3亿4750万,到2008年将快速成长到32亿690万,其中又以UHF(900MHz)频段的应用为主。先前提到,RFID的市场规模与价格成反比,所以在2002年时包括主动与被动式标签的平均单价为0.44美元,而随着技术的成熟,2008年将迅速降到0.09美元​​,如(图三)所示。


《图三 2002~2008年RFID卷标芯片市场规模与单价预测》
《图三 2002~2008年RFID卷标芯片市场规模与单价预测》

关于RFID标签的技术,标签的制作有几个部分一为晶片、二是封装、三是应用需求的封装。在晶片部分与一般晶片的制造流程没有太大差别,在封装部份就有很大的不一样了,晶片完成后要与其他功能整合成模组,接着再加上天线,大概就成为一个初步的标签了,但是封装的技术包括天线的设计涉及产品的体积与效能,大部分厂商将天线设计在晶片外部,是一个金属薄膜,但是也有厂商将天线与晶片整合在一起,如此可以使标签的体积大幅缩小,不过容易影响到产品效能。最后就是依照产品的应用做成需求的样子,比如贴纸、卡片或直接嵌入产品中。


在标签的发展趋势部分,吴念祖强调,标准化、降低成本、缩小体积、普遍整体的设计、功能的改善与整合各种感测器(Sensor)为重点。尤其在功能的改善部分,记忆容量的增加、资料传输速度的提升、耗电率的降低、有效读取距离的提升与其他附属功能,都是投入RFID标签领域的厂商需要追求的目标,同时也是重大的挑战。


RFID Reader技术与系统建置

日晶科技技术研发处计画经理王连兴

《图四 日晶科技技术研发处计划经理王连兴》
《图四 日晶科技技术研发处计划经理王连兴》

除了RFID标签之外,在整个系统中与标签搭配的读取设备,也占有举足轻重的地位,尽管在基础技术上,标签与读取设备的原理是一样的,不过由于读取设备接近系统,在许多资讯与系统整合上也有很多技术重点,因此日晶科技技术研发处计划经理王连兴就以读取设备的技术与系统建置出发,与学员一同分享相关的资讯。


目前RFID的应用还停留在封闭市场,比如租赁商品管理、设备存取管理、资产管理、产品生命周期管理、避免伪造、员工ID门禁等,较受市场瞩目的零售、流通、制造业等开放的供应练市场的应用则要在几年后RFID发展更为成熟、使用者更多才会实现。


关于RFID读取设备的工作原理,王连兴表示,也就是其装置与读取设备的射频电路工作原理,分为两个部分,一是利用射频讯号充电,一是利用射频讯号以负载调变进行数据收发。 RFID读取设备与装置间系以交流此厂互相耦合,借此可以使Transponder之天线产生感应电动能,产生让Transponder工作所需电源。另外,在电路上,可将Transponder装置的感应线圈与读取设备的天线看成是一个耦合量极小的空心变压器,在变压器的一次侧加入信号处理电路,将变压器一次侧上所流经之电流大小做侦测,便可以得到正确的资料。


RFID读取设备的主要功用为提供一稳定的射频讯号源,并送至天线,产生一稳定的交流磁场,使得其装置能够将射频讯号转为可使其动作之稳定电源。王连兴说明,RFID读取设备的设计考量区分为需求评估、机构外观需求、细部规格定义、未来扩充与整合性以及天线规格的定义。厂商在投入​​系统开发时,必须对于上述问题有详细的评估与考量,决定最适合的系统规格,才可以进一步开发出一个好的RFID读取设备。


门禁市场是目前RFID读取设备最普遍的实际应用,王连兴以维根型读卡机模组为例说明,由于读卡机是感测添线上微小的电压变化量,在电源上的任何杂讯都会影响读卡机的解调动作。发射端将是由一单晶片控制其震荡之石英震荡器,输出讯号经放大器放大后,经电阻耦合至天线;接收端则感测此电阻之压降,经解调电路后,放大数次,并以带通滤波器消除讯号频宽以外之杂讯,送至单晶片处理。


RFID系统架构整合要点

恒隆科技总经理刘台华

《图五 恒隆科技总经理刘台华》
《图五 恒隆科技总经理刘台华》

在RFID领域之中,除了标签与读取设备可以说是系统的核心之外,要让整个架构的运作可以更加的顺畅,系统整合可以说是一个相当关键的重点,另外也由于此类技术涵盖层面颇广,门槛甚至比标签晶片的设计更高,恒隆科技总经理刘台华以RFID系统架构整合要点为题,分享相关的资讯与问题解决之道。


一个完整的RFID系统包括:标签Tag、读取设备Readers、天线Antennas与网路系统Network Systems。刘台华说明,操作频率的选择、标签晶片与天线的设计、读取设备与读取设备天线设计、接近的物质以及外部介面的资源都足以影响RFID系统的整体效能表现。在系统的设计考量部份,分为几个层面,一为管理层,重点在于可能干扰公共安全的部份;再者为内部操作层面,重点在于标准的定义与规范;其次就是物理层面,成本为最重要的考量;最后是效能与功能层面,应用则是考虑的重点。


在整个系统的建置上,刘台华强调,也有规模上的不同,区域性中小型的RFID系统,只需透过标签、若干读取设备、区域性的资料库、区域性的网路与资料运算单位,就可以组成。而全球化的系统则需要再透过网际网路系统,传送与接收资料,过程可能还必须将资料加以加解密,再加上协同作业的机制,与资料运算处理、储存单元,不仅复杂度大为提升,在维护与建置流程上的难度也大为提升,欲达成该目标,还需要几年的发展时间。


低价化是RFID技术能否普及的重要关键,也由于其诉求广泛的应用,所以RFID标签对于价格的敏感度非常高,包括在晶圆制造、天线设计、封装等所有可以压榨成本的地方都是厂商想尽办法要缩减成本的地方,所以随着产品技术的进步,成本的下降幅度应该就是RFID成王败寇的关键了。


(整理\廖专崇;摄影\郑妤君)

















延 伸 阅 读





















RFID是近一年的当红科技名词,相信许多接触高科技议题的人都耳熟能详。集合了网路、电脑、电子三大领域的技术特色,RFID无线射频技术提供了不少符合时代需求的功能与新奇应用。相关介绍请见「带动新一波产业革命的RFID」一文。
随着无线通信技术和移动终端的迅猛发展,以IEEE802.11为基础的无线局域网的应用越来越广泛。据In-Stat∕MDAR公司预测,VoWLAN将成为竞争力很强的语音传输技术。预计到2006年,将有50万台基于802.11VoWLAN标准的语音终端设备将投向市场,其前景十分乐观。你可在「RFID狂想曲-实现新型态的科技生活」一文中得到进一步的介绍。
射频识别(RFID)技术让即时的全球供应链变成可能。当行动化的资产追踪技术和供应链、后勤管理系统缜密地结合之后,即可建立出真正的即时供应链。在「RFID即时供应链管理系统」一文为你做了相关的评析。



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