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RFID 标签与芯片技术演进与比较


作者:RFID公领域应用推动办公室 庄汉钧 来源:RFID射频快报 2009-03-04 11:03:14

摘要:RFID 标签与芯片技术演进与比较

关键词:RFID标签[510篇]  芯片[537篇]  RFID产业[144篇]  读取器[40篇]  RFID市场[200篇]  卷标IC[0篇]  

RFID标签趋势预测 

  根据ABI Research对于RFID产业的市场调查分析报告指出。2007年RFID整体市场规模约为37.8亿美元,而至2012年整体的市场表现,预计可达84.9亿美元。其中,仍以读取器与标签的产值所占的比例最大。 


图1、ABI Research所做的2006-2012年RFID市场规模预测 

  若单就标签的销售量而言,2007年标签的产值约为14亿美元。其中,LF与HF约占整体销售量的70%以上。若针对使用情境进行区分,以security/access control、toll collection及asset tracking分居应用案例数之前三名,此分布情形与LF与HF约占整体销售量7成以上之结果吻合。由于卷标,在RFID系统的角色为信息之携带者,故标签贴附在欲追踪的对象上之后,是否依旧能够正常读取,此为RFID系统能否被使用者所接受的重要因素之一。 

  根据VDC的RFID市场调查预测,未来5年内,RFID用于ticketing、contactless payment及item-level tracking (ILT)之应用情境将最具成长爆发力。其中,ticketing及contactless payment的应用,在技术层面上的发展已相当成熟。而导入的问题,主要还是在标签的售价。但随着RFID的应用日益普及,标签的售价预计将随之降低,如此更能加速ticketing及contactless payment在市场上的推动速度。图 2为RFID标签售价现况与未来售价预测。  


图 2、ABI Research所做2006-2012年RFID标签市场预测 

  预计在2012年,HF的标签售价将可降至0.94美元,UHF的标签售价更能降至0.09美元。此对于未来RFID推动将带来十分庞大之帮助。 

未来应用需求所在 

  若就RFID标签的整体出货量进行分析,由下列数据可发现,LF及HF的出货量于往后之市场应用将呈现稳定平缓的成长而未来UHF标签的出货量将呈现较为大幅度的增加(UHF passive成长率约为60%;UHF active成长率约为20%)。此与item-level tracking (ILT)之应用,预计于未来将大幅被采用有密切的关系。下图 3为RFID标签全球出货量预测。 



图 3、ABI Research所做2006-2012年RFID标签出货量预测 

item-level tracking (ILT)应用 

  item-level tracking (ILT)一直以来都是物流厂商导入RFID的最终目的。然至今物流厂商对于item-level的标签贴附问题一直都无法做有效的克服。综观其问题,主要之问题点在于标签贴附商品外观之多样化(贴附标签尺寸受限)、商品内容物及其外包装种类繁多复杂(若含有水分及金属将造成读取时的问题)、整体读取率不佳、标签售价仍太贵...等因素。 

  在此,对物流业者所需的RFID标签需求做一整理,其所需要的功能如下︰  

  卷标贴用对象不受限制。 
  更高的读取成功率。 
  更便宜的标签售价。 
  更为稳定的读取距离。 
  能符合item-level tracking (ILT)应用的标签。 

  若要满足以上之需求,未来标签必须朝小型化、高敏感度、低售价、稳定的读取效能...等研发方向前进。当然卷标的天线尺寸,决定了RFID设备的读取距离,但为追求item-level tracking (ILT)应用情境之目的,势必得对读取距离做出些取舍。就目前市售之4×6的物流标签而言,其读取效能十分稳定且读取距离亦能达3米以上,但就item-level的标签贴附应用而言,其过大的尺寸,实在难以直接贴附于对象之上。造成相关卷标厂商必须另行发展小型化卷标产品,以符合使用者对于item-level tracking (ILT)之实际需求。 

微型化的持续发展 

  为此,目前已有厂商提出利用 Near-Field 的 RFID 技术,实际推出了微型化的卷标,如此能减少卷标贴附对象受限之问题。然由于卷标的天线尺寸实在过于微小,导致卷标芯片藉由天线所转换 RF 电波而来的电能,仍不足以驱动卷标 IC ,进而造成整体的读取稳定度依旧离 item-level tracking (ILT) 应用仍有段差距。故研发更低耗能的卷标 IC 为目前各卷标芯片厂商所积极克服的问题之一。  



图 4 、 Impinj 所推出的 Near-Field RFID Tag 

灵敏度、增加记忆容量 

  汇整以上分析,一如知名RFID设备厂商Avery Dennison所提未来发展趋势,如图5,RFID产品未来的发展蓝图似乎已被勾勒出雏型。 



图 5、Avery Dennison所提RFID产品未来发展趋势 

  若针对标签的部份(含IC、Inlay及Tag)进行探讨,可以发现针对标签IC的部份,将朝加强灵敏度,缩小体积,增加记忆容量的方向发展。标签IC可谓是RFID Tag中的灵魂角色,卷标IC的主要功能包含数据储存、卷标与读取器沟通的控制单元…等,同时卷标IC亦占整体卷标成品售价的50%以上。若针对未来item-level tracking (ILT)的应用,标签的售价将是此应用可行与否的重要关键之一。故增加卷标IC的记忆容量(卷标能携带更多信息,更符合实际应用所需)、缩小标签IC体积(每一晶圆能切割的标签IC数量更多,能够压低标签IC的成本)、加强标签IC灵敏度(增加读取距离,降低标签IC运作时所需电力,增加整体读取成功率)。 

  至于针对Inlay的发展部份而言,所着重的是改善天线生产的技术,提升整体良率,以便压低整体售价。同时发展Near-Field天线设计技术,用以制造小尺寸、高性能之Inlay产品,以符合未来应用需求所需。而就Tag的发展层面而论,为因应未来日益增加的标签需求,相关厂商也日益重视如何提高整体的标签产能,同时在提高产能之同时亦能兼顾卷标之质量。以便压低标签成本,提升整体的使用动机。 

国际大厂的发展现况 

  截至目前为止,已有数家RFID标签IC厂商推出数款新形式的RFID卷标IC,用以提升卷标之读取效能。由这些新IC的规格中,可以隐略嗅出国际大厂目前的研发方向的确是朝item-level的应用方向前进。兹以大厂近期发表产品与现行IC做差异分析,如下表所示: 


表 1、Alien Technology-Higgs 3 chip  

表2、Impinj-Monza 3 chip 



表3、NXP Ucode G2XM chip
 

  若以上述厂商推出产品之特色而言,针对读取距离、芯片灵敏度(芯片驱动功率)、使用内存容量…等功能,都有做进一步之更新与加强。若以supply chain的应用层面(目前仍在case level的应用情境)而言,增加读取距离与提高芯片灵敏度皆有助于解决现行读取时的困难点。 

  若进一步推行到零售端,隐私权的争议,在此次推出的新品亦加强了read/write password function之功能;同时提供更大的使用者内存空间,更是替导入单位未来后续加值应用预留了更大的弹性。 

更多的应用案例将可见 

  此种新款IC所制成之标签,目前已逐渐有相关制品在市场上流通。由于标签读取效能之改良,过往RFID在导入时,所面临的前端设备读取效能问题,亦能获得部分之解决。相信在RFID硬设备售价降低与读取效能提高的发展趋势下,未来会有更多的应用案例被使用者所接受与采纳。  

 

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