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RFID成本之外


作者:DESIGN NEWS China 来源:RFID世界网 2007-01-15 10:18:28

摘要:近十年来,“五美分标签(nickel tag)"一直很难实现,但信息主管们都在耐心的等待。专家们预言这种标签将在上万亿的日常用品中得到应用。甚至有传闻说,欧洲中央银行正在策划把五美分射频识别标签放到货币的纤维里。这样一来,一旦五美分的目标达到,电子标签的应用就没有任何限制了。

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近十年来,“五美分标签(nickel tag)"一直很难实现,但信息主管们都在耐心的等待。专家们预言这种标签将在上万亿的日常用品中得到应用。甚至有传闻说,欧洲中央银行正在策划把五美分射频识别标签放到货币的纤维里。这样一来,一旦五美分的目标达到,电子标签的应用就没有任何限制了。

  然而,供应商们表示射频识别本身比五美分标签更值得关注。

  “我们已经讨论这种虚构的五美分价格多年了,”Mike Liard,Venture Development公司的RFID执行主管谈到,“这可能吗?是的,但是它有可能并不是你们需要的那种标签。”

  事实上,RFID芯片和所谓的inlays(包括芯片、天线和基片)的制造商们都知道这一点,所以大多数都没有急于把5美分标签投向市场。相反的,2000年以来,他们都满足于每年以5%~10%的速度稳步降价,同时改进技术。结果,尽管他们没有能力达到五美分价格,但是用户们早在十年前就已经意外地使用上了这种标签。例如,在拉斯维加斯的McCarran国际机场,带偶极天线的“箱包标签”被贴在行李上,以确保无论这些行李在传送带的任何位置,处理系统的RFID阅读器都能够与所有的行李进行通讯。这种双极天线标签并没有达到价格的底线,每一个大概要20美分,但却拥有今天5美分标签所不能具备的能力。同样的,零售商们开始使用带专用天线的标签,使堆在下面的衣服能够与RFID阅读器成功的进行“交谈”。再次重申,便宜的标签可达不到这种功能。

  实质上,当RFID供应商们降低价格和改进技术的时候,他们已经为自己开拓出了新的市场。 RFID标签正逐渐的应用于货盘、纸盒(箱)、衣服、行李、DVD机表面、药瓶和图书馆图书。专家预计,未来还会应用于便宜的日常用品上,从口红盒到谷类食品包装盒等。虽然这种标签并不会很快的代替条形码,但是提供了非视距的能力,这意味着无需个别处理他们就能够搜集到自己所在之处的信息。从而有效的防止了偷窃和仿造。

  “RFID不是劳动集约型的,”麻省理工学院(MIT)机械工程系的副教授以及Auto-ID 中心的研究主管Sanjay Sarma谈到,“它给你提供了条形码所不能提供的信息,除非你有一支军队的人来替你扫描每一个商品。”

  
成本仍然是关键

  仍然是5美分标签的老问题。每个10~20美分的价格或者更高,电子标签仍然比条形码贵出很多,这也是为什么还要继续向五美分推进的原因。
 “目前业内这种朝着五美分进军的势头是非常有益的,好消息是这已经超出了研究的范围,而进入了发展的阶段,许多公司正致力于实现五美分的目标。”Sarma谈到。

  无论五美分是不是他们的终极目标,芯片和inlays的制造商们已经把降低成本作为了目标。例如芯片设计者Impinj 公司,正通过一种全新的半导体技术来削减成本,这种技术使公司掌握了低成本CMOS工艺并应用于RFID器件中。与传统的RFID芯片制造不同,Impinj的工程师们采用了“自适应硅片”,而典型的传统方法是采用特殊的光掩模和工序在RFID芯片上造出非易失性EEPROM或FLASH存储器。 利用这种新技术,他们制造出特殊的门级晶体管,这些门可以作为存储器使用。有了这样的晶体管,他们就可以制造出非易失性存储器而不再采取EEPROM或FLASH需要的光掩模和工序了。


I m p i n j 公司的Monza 芯片尺寸仅0.5×0.5mm。四个角上白色衬垫用来连接天线。

  “自适应硅片使我们能用最简单的CMOS工艺制造出非易失性存储器,” Impinj公司的市场部副总裁Dimitri Desmons告诉我们。

 


Alien 公司的低成本Squiggle 标签:应用了叫做流控自装配的概念。
Alien 公司称这种技术每小时能装多达二百万个芯片。

  Impinj公司的工程师们说,这种自适应技术可以潜在的削减芯片的成本。另外,如果和大容量集成方法相结合的话,如Alien Technology 开发的那些,这种技术可以更进一步的减少成本。采用了一种叫做流控自装配(FSA)技术的Alien公司最近宣称,经过努力他们已经把inlay的成本减少为每个不足12.9美分。据报道,它的这种装配技术可以在一个小时内把二百万个芯片装入电子标签,传统方法只能装一万个。该技术最初是由公司的一个创始人开发的,他在玩一个儿童游戏时需要设法把钢珠放入微型槽内。公司称,窍门在于把半导体器件悬于液体中,然后让他们流经洞口,在那里滴下并自动排列。自装配技术与逐步扩大的生产规模相结合,

使Alien公司近期的电子标签成本从原来的每个23美分下降了近50%。

缓慢应用的原因为什么RFID的应用总是比预期的滞后呢?专家指出了几个合理的原因,包括:
  ● 潜在用户总是不能轻易的理解采用的好处。
  ● 加工过程的改变需要时间,特别是当人们必须被重新培训,而机器必须被重新编程的时候。
  ● 开发RFID 的基础结构需要大量的资金投入。


  另外一些供应商从不同的角度着手来降低成本。例如Symbol Technologies 公司,从多方面努力来削减电子标签的价格,其中比较重要的就是把银质天线换成了铝质。制造高性能RFID系统的公司有能力把高传导性的银替换成低传导性的铝,他们通过开发芯片上的“电荷泵”来帮助推进天线接收到的射频信号的连贯性和强度。

  Symbol公司已经把这种天线用在了所谓的箱包标签上,正在McCarran国际机场使用。电子标签集成了两个互成90度的天线,从本质上确保了与机场RFID读卡机的通信,而无论行李是怎样被投掷在传送带上。

  “如果你想采用低成本的方案只用一个天线的话,行李就不得不按某个确定的方向进行放置,并且按确定的方式通过阅读器,但是用了我们的电子标签,行李的方向就无所谓了。”Symbol公司电子标签产品管理的高级主管Alan McNabb谈到。

  
一个“物的互联网”

  这些技术影响了RFID,例如Symbol公司已经把类似的技术用于药瓶,为了谨防假冒的制药业。

 “制药业面临一个巨大的问题就是造假产品充斥市场,因此他们要求使用RFID的声音非常大。” 飞利浦半导体的RFID市场经理Dirk Morgenroth谈到。


作为RFID 市场的一种传统的主要产品——跟踪货盘,
针对消费者的RFID,能够获益于价格的降低。

  制造商们,包括飞利浦、德州仪器、Inpinj和Alien,已经把他们的RFID产品用在了衬衫、裤子和针织衫等服装产业,以及图书馆图书、DVD和CD盒上。
  然而,目前业界最成功的应用是在欧洲,据说欧洲中央银行与供应商合作要把RFID放到货币的纤维里。这种技术(最有可能集成在大面值的钞票里)让钱币能够承载它的历史。因此,对绑匪来说要求拿到“无标记的钞票”更加困难,同时也使执法机构在非法交易中能“跟踪钞票”。


Impinj 公司的“propeller”inlay 是为不同国家的不同的
超高频而设计并应用的,无需改变芯片或天线。

  最早在Wired and EE Times刊物上报道的这个项目,被预计会影响欧洲2005年的货币。在二月份宣布开发出了世界上最小的RFID芯片,尺寸仅0.4 × 0.4 mm × 7.5 祄 的日立公司常常出现在欧洲的报道中。然而日立公司却否认参与了该项目。欧洲中央银行的发言人也告诉Design News,“我们不能谈论此事,同时也要求我们的供应商签署共同的承诺不去谈论此事。”


日立公司的μ-Chip被认为是世界上最小和最薄的芯片。厚度仅7.5μm,微小得像盐粒。

  然而,即使这种项目不能成功,专家们也对RFID终将成为一项计划中的主力而充满信心,研究人员把这项计划称作“一种物的互联网”,几乎所有的一切,无论大小都通过网络连接在一起。该计划已经描述了硬件和软件协议,要求产品上所有的信息都由基于可扩展标记语言(XML)的代码来编写。这些代码为每个项目组成了一种网页,并通过电子标签连接到互联网服务器上。因此,所有的产品都能在任何地方被立即识别。商业巨头的广泛联合,包括可口可乐、国际纸业、强生、金佰利、百事、宝洁以及其他一些公司都通过MIT的Auto-ID Center对这些努力给予了支持。


Symbol Technologies 公司的“箱包标签”采用了偶极天线,
从而确保在机场传送带上的每个行李袋都能被读到。

  当然,低成本是这项计划的关键,但是研究人员也已经突破了这一点。他们说,最终日常用品都将集成RFID,不是在粘贴的标签上,而是通过集成放置在纸板盒的波纹里。研究人员说,在该领域正在进行的努力将是降低RFID成本的关键,因为它消除了对标签某些部分的需要。今日事今日做,而不是事后再做,这些技术应该在纸板制造过程中被集成,也因此能降低成本。
 MIT的Sarma谈到,“在未来很长一段时间内,这些RFID技术都将和条形码共存。但是他们能够提供条形码所不能提供的信息。‘产品到达销售层了吗?冰箱里的肉放的足够久了吗?’用条形码你将不知道这些答案。”

  Sarma说,当生产规模达到“雪崩点”时这些技术将被广泛采用。当这一切发生时,成本会降到足够低的水平来推动RFID在日常用品中的使用。专家称,对于零售商来说,特别是沃尔玛,奋力推进RFID并不是不切实际的做法。

  “现在的问题是雪崩点,什么时候能到达那个百分点,使你说出‘我正在把标签放进波纹中’?下一年,我们或许就能看到它实现。” Sarma补充说。

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