國內外RFID技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1、國內外RFID技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢.txt大悲無淚，大悟無言，大笑無聲。我們手里的金錢是保持自由的一種工具。女人在約會前，一定先去美容院；男人約會前，一定先去銀行。 1 技術概述 RFID射頻識別技術實際上是一項較早的技術，在20世紀60年代的時候，RFID射頻識別技術的理論已經(jīng)得到發(fā)展，并且開始了一些嘗試性的應用。20世紀90年代起，這項技術進入商業(yè)應用階段。經(jīng)過多年的發(fā)展，13.56MHz以下的RFID技術已相對成熟，目前業(yè)界最關注的是位于中高頻段的RFID技術，特別是860MHz-960MHz(UHF超高頻段)的遠距離RFID技術發(fā)展最快 1 。 表 1 RFID 技術發(fā)展的歷程 時期

2、 發(fā)展情況 1961-1970年 RFID技術的理論得到了發(fā)展，開始了一些應用嘗試。 1971-1980年 RFID技術與產(chǎn)品研發(fā)處于一個大發(fā)展時期，各種RFID技術測試得到加速，出現(xiàn)了一些最早的RFID應用。 1981-1990年 RFID技術及產(chǎn)品進入商業(yè)應用階段，各種封閉系統(tǒng)應用開始出現(xiàn)。 1991-2000年 RFID技術標準化問題日趨得到重視，RFID產(chǎn)品得到廣泛采用。 2001-現(xiàn)在 標準化問題日趨為人們所重視，RFID產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標簽、無源電子標簽及半無源電子標簽均得到發(fā)展，電子標簽成本不斷降低。 從分類上看，RFID技術根據(jù)電子標簽工作頻率的不同通?？煞譃榈皖l系統(tǒng)

3、(125kHz、134.2kHz)，高頻系統(tǒng)(13.56MHz)，超高頻(860MHz-960MHz)和微波系統(tǒng)(2.45GHz、5.8GHz)等。 低頻和高頻系統(tǒng)的特點是閱讀距離短、閱讀天線方向性不強等，其中，高頻系統(tǒng)的通訊速度也較慢。兩種不同頻率的系統(tǒng)均采用電感耦合原理實現(xiàn)能量傳遞和數(shù)據(jù)交換，主要用于短距離、低成本的應用中。 超高頻、微波系統(tǒng)的標簽采用電磁后向散射耦合原理進行數(shù)據(jù)交換，閱讀距離較遠(可達十幾米)，適應物體高速運動，性能好；閱讀天線及電子標簽天線均有較強的方向性，但該系統(tǒng)標簽和讀寫器成本都比較高。 表 2 不同頻段的電子標簽性能比較 頻段 低頻 高頻 超高頻 微波 135KH

4、z 13.56MHz 900MHz左右 2.45GHz 通信方式 電感藕合方式 電磁發(fā)射方式 主要通途 畜牧業(yè)，門禁 支付 物流管理、制造業(yè) 交通管制 讀取距離 <10cm <1m 10m左右 2m左右 使用區(qū)域 美國 多 多 多 多 歐洲 多 多 較少 多 日本 多 多 很少 多 根據(jù)電子標簽供電方式的不同，電子標簽又可分為無源標簽(Passive Tag)、半有源標簽(Semi-Passive Tag)和有源標簽(Active Tag)三種。 無源電子標簽不含電池，它接收到讀寫器發(fā)出的微波信號后，利用讀寫器發(fā)射的電磁波提供能量，無源標簽一般免維護，重量輕、體積小、壽命長、較便宜

5、，但其閱讀距離受到讀寫器發(fā)射能量和標簽芯片功能等因素限制； 半有源標簽內帶有電池，但電池僅為標簽內需維持數(shù)據(jù)的電路或遠距離工作時供電，電池能量消耗很少； 有源標簽工作所需的能量全部由標簽內部電池供應，且它可用自身的射頻能量主動發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器，閱讀距離很遠(可達30米)，但壽命有限，價格昂貴。 2 國外現(xiàn)狀 從全球的范圍來看，美國政府是RFID應用的積極推動者，在其推動下美國在RFID標準的建立、相關軟硬件技術的開發(fā)與應用領域均走在世界前列。歐洲RFID標準追隨美國主導的EPCglobal標準。在封閉系統(tǒng)應用方面，歐洲與美國基本處在同一階段。日本雖然已經(jīng)提出UID標準，但主要得到的是本國廠商的

6、支持，如要成為國際標準還有很長的路要走。RFID在韓國的重要性得到了加強，政府給予了高度重視，但至今韓國在RFID的標準上仍模糊不清。目前，美國、英國、德國、瑞典、瑞士、日本、南非等國家均有較為成熟且先進的RFID產(chǎn)品。 從全球產(chǎn)業(yè)格局來看，目前RFID產(chǎn)業(yè)主要集中在RFID技術應用比較成熟的歐美市場。飛利浦、西門子、ST、TI等半導體廠商基本壟斷了RFID芯片市場；IBM、HP、微軟、SAP、Sybase、Sun等國際巨頭搶占了RFID中間件、系統(tǒng)集成研究的有利位置；Alien、Intermec、Symbol、Transcore、Matrics、Impinj等公司則提供RFID標簽、天線、讀

7、寫器等產(chǎn)品及設備 2 。 1 )美國 在產(chǎn)業(yè)方面，TI、Intel等美國集成電路廠商目前都在RFID領域投入巨資進行芯片開發(fā)。Symbol等已經(jīng)研發(fā)出同時可以閱讀條形碼和RFID的掃描器。IBM、Microsoft和HP等也在積極開發(fā)相應的軟件及系統(tǒng)來支持RFID的應用。目前美國的交通、車輛管理、身份識別、生產(chǎn)線自動化控制、倉儲管理及物資跟蹤等領域已經(jīng)開始逐步應用RFID技術。在物流方面，美國已有10多家企業(yè)承諾支持RFID應用，這其中包括：零售商沃爾瑪；制造商吉列、強生、寶潔；物流行業(yè)的聯(lián)合包裹服務公司以及政府方面國防部的物流應用。另外，值得注意的是美國政府是RFID應用的積極推動者。按照美

8、國防部的合同規(guī)定，2005年1月1日以后，所有軍需物資都要使用RFID標簽；美國食品及藥物管理局(FDA)建議制藥商從2006年起利用RFID跟蹤最常造假的藥品；美國社會福利局(SSA)于2005年年初正式使用RFID技術追蹤SSA各種表格和手冊。 2 )歐洲 在產(chǎn)業(yè)方面，歐洲的Philips，ST Microelectronics在積極開發(fā)廉價RFID芯片；Checkpoint在開發(fā)支持多系統(tǒng)的RFID識別系統(tǒng)；諾基亞在開發(fā)并推廣其能夠基于RFID的移動電話購物系統(tǒng)；SAP則在積極開發(fā)支持RFID的企業(yè)應用管理軟件。在應用方面，歐洲在諸如交通、身份識別、生產(chǎn)線自動化控制、物資跟蹤等封閉系統(tǒng)與

9、美國基本處在同一階段。日前，歐洲許多大型企業(yè)都紛紛進行RFID的應用實驗。 3 )日本 日本是一個制造業(yè)強國，它在電子標簽研究領域起步較早，政府也將RFID作為一項關鍵的技術來發(fā)展。郵政與電信通訊部(MPHPT)在2004年3月發(fā)布了針對RFID的“關于在傳感網(wǎng)絡時代運用先進的RFID技術的最終研究草案報告”，報告稱MPHPT將繼續(xù)支持測試在UHF頻段的被動及主動的電子標簽技術，并在此基礎上進一步討論管制的問題。從近來日本RFID領域的動態(tài)來看，與行業(yè)應用相結合的基于RFID技術的產(chǎn)品和解決方案開始集中出現(xiàn)。 3 國內現(xiàn)狀 相較于歐美等發(fā)達國家或地區(qū)，我國在RFID產(chǎn)業(yè)上的發(fā)展還較為落后。目前

10、，我國RFID企業(yè)總數(shù)雖然超過100家，但是缺乏關鍵核心技術，特別是在超高頻RFID方面。從包括芯片、天線、標簽和讀寫器等硬件產(chǎn)品來看，低高頻RFID技術門檻較低，國內發(fā)展較早，技術較為成熟，產(chǎn)品應用廣泛，目前處于完全競爭狀況；超高頻RFID技術門檻較高，國內發(fā)展較晚，技術相對欠缺，從事超高頻RFID產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)很少，更缺少具有自主知識產(chǎn)權的創(chuàng)新型企業(yè)。 從產(chǎn)業(yè)鏈上看，RFID的產(chǎn)業(yè)鏈主要由芯片設計、標簽封裝、讀寫設備的設計和制造、系統(tǒng)集成、中間件、應用軟件等環(huán)節(jié)組成。目前我國還未形成成熟的RFID產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品的核心技術基本還掌握在國外公司的手里，尤其是芯片、中間件等方面。中低、高頻標簽封裝

11、技術在國內已經(jīng)基本成熟，但是只有極少數(shù)企業(yè)已經(jīng)具備了超高頻讀寫器設計制造能力。國內企業(yè)基本具有RFID天線的設計和研發(fā)能力，但還不具備應用于金屬材料、液體環(huán)境上的可靠性RFID標簽天線設計能力。系統(tǒng)集成是發(fā)展相對較快的環(huán)節(jié)，而中間件及后臺軟件部分還比較弱 3 。 1 )芯片設計 RFID芯片在RFID的產(chǎn)品鏈中占據(jù)著舉足輕重的位置，其成本占到整個標簽的三分之一左右。對于廣泛用于各種智能卡的低頻和高頻頻段的芯片而言，以復旦微電子、上海華虹、大唐微電子、清華同方等為代表的中國集成電路廠商已經(jīng)攻克了相關技術，打破了國外廠商的統(tǒng)治地位。但在UHF頻段，RFID芯片設計面臨巨大困難：(1)苛刻的功耗限制

12、；(2)片上天線技術；(3)后續(xù)封裝問題；(4)與天線的適配技術。目前，國內UHF頻段RFID芯片市場幾乎被國外企業(yè)壟斷。 2 )標簽封裝 目前國內企業(yè)已經(jīng)熟練掌握了低頻標簽的封裝技術，高頻標簽的封裝技術也在不斷地完善。出現(xiàn)了一些封裝能力很強，尤其是各種智能卡封裝能力強的企業(yè)，例如深圳華陽、中山達華、上海申博等等。但是國內欠缺封裝超高頻、微波標簽的能力，當然這部分產(chǎn)品在我國的應用還很少，相關的最終標準也沒有出臺。我國的標簽封裝企業(yè)大多是做標簽的純封裝，沒有制作Inlay的能力。提高生產(chǎn)工藝，提供防水、抗金屬的柔性標簽是我國RFID標簽封裝企業(yè)面臨的問題。 3 )讀寫設備的設計和制造 國內低頻讀

13、寫器生產(chǎn)加工技術非常完善，生產(chǎn)經(jīng)營的企業(yè)很多且實力相當。高頻讀寫器國內的生產(chǎn)加工技術基本成熟，但還沒有形成強勢品牌，企業(yè)實力差不多，只是注重的應用方向不同。例如面對消費領域(校園一卡通等)的企業(yè)中哈爾濱新中新，沈陽寶石、北京迪科創(chuàng)新等有一定的影響力。國內只有如深圳遠望谷，江蘇瑞福等少數(shù)幾家企業(yè)具有設計、制造超高頻讀寫器的能力。 4 )系統(tǒng)集成 目前，RFID市場還是處于前期宣傳預熱階段，項目機會在逐步增加，但是大部分還是處于前期的洽談階段，真正實施的項目并不多，還未出現(xiàn)真正的大規(guī)模有影響力的應用項目。因此中國市場的RFID系統(tǒng)集成商還是處于前期的市場宣傳和投入階段，真正能夠借助RFID盈利的集

14、成商很少。國內市場上集成商可以分為兩類：國外大廠商例如IBM、HP等他們通過與國內集成商和硬件廠商合作，專攻大型的集成項目。國內較有影響力的集成商有維深、勵格、富天達、實華開、倍思得等。后者做的大規(guī)模有影響力的集成項目不是很多，基本都是中小型的閉環(huán)應用。 5 ) RFID 中間件 RFID中間件又稱RFID管理軟件，它屏蔽了RFID設備的多樣性和復雜性，能夠為后臺業(yè)務系統(tǒng)提供強大的支撐，從而驅動更廣泛、更豐富的RFID應用。當前我國的RFID中間件市場還不成熟，應用較少而且缺乏深層次上的功能。市場上比較有影響力的中間件企業(yè)有SAP、Manhattan Associatesz、Oracle、OA

15、T Systems等。 6 )標準發(fā)展 中國在RFID技術與應用的標準化研究工作上已有一定基礎，目前經(jīng)從多個方面開展了相關標準的研究制定工作。制定了中國射頻識別技術政策白皮書、建設事業(yè)IC卡應用技術等應用標準，并且得到了廣泛的應用；在頻率規(guī)劃方面，已經(jīng)做了大量的試驗；在技術標準方面，依據(jù)ISO/IEC 15693系列標準已經(jīng)基本完成國家標準的起草工作，參照ISO/IEC 18000系列標準制定國家標準的工作已列入國家標準制訂計劃。此外，中國RFID標準體系框架的研究工作也基本完成。 4 發(fā)展趨勢 1 )市場趨勢 近年來，RFID技術已經(jīng)在物流、零售、制造業(yè)、服裝業(yè)、醫(yī)療、身份識別、防偽、資產(chǎn)管

16、理、食品、動物識別、圖書館、汽車、航空、軍事等眾多領域開始應用，對改善人們的生活質量、提高企業(yè)經(jīng)濟效益、加強公共安全以及提高社會信息化水平產(chǎn)生了重要的影響。我國已經(jīng)將RFID技術應用于鐵路車號識別、身份證和票證管理、動物標識、特種設備與危險品管理、公共交通以及生產(chǎn)過程管理等多個領域。 據(jù)ABI公司根據(jù)預測，RFID技術將在未來2-5年逐漸開始大規(guī)模應用，2003年全球RFID市場規(guī)模為16.5億美元，至2008年達到52.5億美元，2009受到金融危機影響增長幅度趨緩，估計將達到55.6億美元，預計到2013年全球RFID規(guī)模將達到98億美元，2003-2013年均復合增長率為19%。RFID

17、電子標簽方面，2005年全球共發(fā)貨10.2億，2008年達到19.7億，預計至2009年將為23.5枚，2005-2009年均復合增長率為23% 4 5 。 據(jù)Frost & Sullivan公司2008年發(fā)布的調查顯示，2004-2014年間，亞太地區(qū)不同種類RFID構成將發(fā)生變化，低頻RFID市場份額將快速下降；高頻RFID市場份額小幅下降，但仍占各類RFID的主導地位；而超高頻RFID市場份額呈現(xiàn)快速上升的格局，至2014年，其市場份額將與高頻RFID接近 6 。 2 )技術趨勢 就技術而言，在未來的幾年中，RFID技術將繼續(xù)保持高速發(fā)展的勢頭。電子標簽、讀寫器、系統(tǒng)集成軟件、公共服務體系、標準化等方面都將取得新的進展。隨著關鍵技術的不斷進步，RFID產(chǎn)品的種類將越來越豐富，應用和衍生的增值服務也將越來越廣泛。 RFID芯片設計與制造技術的發(fā)展趨勢是芯片功耗更低，作用距離更遠，讀寫速度與可靠性更高，成本不斷降低。芯片技術將與應用系統(tǒng)整體解決方案緊密結合。 RFID標簽封裝技術將和印刷、造紙、包裝等技術結合，導電油墨印制的低成本標簽天線、低成本封裝技術將促進RFID標簽的大規(guī)模生產(chǎn)