RFID:等待破繭的蝴蝶
有人將RFID稱為射頻技術的二次青春,有人將其比作21世紀第一個全球性殺手級應用,在這些溢美之詞背后,卻掩藏著RFID的些許尷尬——過高的期望和還不完全成熟的技術、標準,以及看似龐大但卻又有些陌生的廣闊應用空間。毛蟲還是蝴蝶,這的確是個難解的謎題。
現狀及發展趨勢
RFID產業鏈涉及到眾多的環節,如圖1所示。目前整個RFID的產業鏈日趨完整,眾多IT巨頭傾注了巨大的熱情,加速推動RFID技術的研發和應用進程。Gartner Inc報告稱2007年 RFID標簽市場為 9.173億美元,到2012年將增長至 35億美元,據預測2008年RFID系統在全球供應鏈領域的市場需求將達到60億美元,2009年全球市場將猛增到100億美元。

讀寫器和標簽是一個RFID系統最基本的組成部分,RFID芯片是整個自動射頻識別系統的基石,也是整個產業鏈的原點。芯片的設計并非通用,而是取決于最終的用途,在設計用于不同應用的不同芯片過程中,必須了解架構設計。根據實際應用的不同,需要選擇運行的頻帶(如 900MHz的UHF)以及讀取類型(如只讀芯片具有很高的安全水平),另外還要考慮讀取信息的適用范圍和有沒有電池或視線距離限制。RFID芯片采用射頻設計技術,芯片設計與制造技術的發展趨勢是芯片尺寸盡可能減小、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整體解決方案緊密結合。
芯片與天線封裝在一起就成為一個標準的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標簽的大規模生產,并成為未來一段時間內決定產業發展速度的關鍵因素之一。目前按照能量供給方式的不同,RFID標簽分為有源、無源和半有源三種;按照工作頻率的不同,RFID標簽分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)和微波頻段(MW)的標簽。
目前國際上RFID應用以LF和HF標簽產品為主;UHF標簽開始規模生產,由于其具有可遠距離識別和低成本的優勢,有望在未來五年內成為主流;MW標簽在部分國家已經得到應用。中國已掌握HF芯片的設計技術,并且成功地實現了產業化,比如深圳遠望谷公司已經成功上市,同時UHF芯片也已經完成開發。低頻RFID芯片(無源)工作在130kHz左右的頻率上,當前的主要應用在門禁控制、動物ID、電子鎖車架、機器控制的授權檢查等。13.56MHz系統將在很多工業領域中越來越重要,因為其具有高度的可小型化特點,在最近幾年不斷地得到改進,用來獲取貨物和產品信息,不過系統相對較慢,在某些情況下一次讀作業需要幾秒鐘的時間,不同的數據量所需的具體時間不同。根據不同的種類,ISO 15693標準類型的系統可以對付最大速度為0.5m/s的運動目標,能獲得高達26.48kbps的數據傳輸速度,能實現每秒30個對象的識別。
UHF和微波系統最終可以允許達到幾公尺的覆蓋距離;他們通常具有自己的電池,因此適合于例如在裝載坡道上貨盤內的大型貨物的識別,或者甚至是在汽車廠產品在線的車輛底盤。這些頻率范圍的缺點是大氣濕度的負面影響,以及需要不時地或始終需要保持收發器相對于讀寫天線的方位。RFID讀寫器包含射頻收發設備和數據處理部分,該部分設計與制造的發展趨勢是讀寫器將向多功能、多接口、多制式,并向模塊化、小型化、便攜式、嵌入式方向發展。同時,多讀寫器協調與組網技術將成為未來發展方向之一。
隨著RFID技術不斷發展和推廣普及,參與身份證和奧運工程的國內企業航天信息認為,RFID技術的發展將有以下趨勢:
① 標簽產品多樣化。未來用戶個性化需求較強,單一產品不能適應未來發展和市場需求。芯片頻率、容量、天線、封裝材料等組合形成產品系列化,與其他高科技融合,如與傳感器、GPS、生物識別結合將由單一識別向多功能識別發展。
② 系統網絡化。當RFID系統應用普及到一定程度時,每件產品通過電子標簽賦予身份標識,與互聯網、電子商務結合將是必然趨勢,也必將改變人們傳統的生活、工作和學習方式。
③ 系統的兼容性更好。隨著標準的統一,系統地兼容性將會得到更好的發揮。產品替代性更強。
④ 與其他產業融合。與其他IT產業一樣,當標準和關鍵技術解決和突破之后,與其他產業如3C、三網等融合將形成更大的產業集群,并得到更加廣泛的應用,實現跨地區、跨行業應用。
標準和成本是RFID面臨的最大問題
標準問題
RFID正式面世已經有30多年,其應用潛力受到市場重視則是近十年的事,盡管其價值受到業界的普遍肯定,但這距離大行其道的境界還相去甚遠,Unisys公司大中國區總監秦峰表示,在實際應用的層面而言,RFID可以說仍處于起步階段,只是零星的應用在一些“對口性”特別高的行業,例如物流運輸等,而擋路的大山是標準和成本兩個因素。這是世界的問題,同樣也是中國的問題,易騰邁公司RFID業務拓展經理徐承東表示“中國作為目前世界上最為蓬勃的經濟體系之一,為RFID的發展提供了肥沃的土壤,有望成為世界第三大市場。但中國RFID產業今后的發展并非會一帆風順,有些市場發展瓶頸尚需解決,例如技術標準的問題,以及市場對RFID方案的價值認同有待進一步提高等。”
到目前為止,射頻識別技術已經具有了一些國際標準。而在我國,射頻識別技術的生產和應用領域僅有一些行業標準,還沒有國家標準。制定一個自主的國家標準,并且與國際標準相互兼容,使我國的RFID產品能順利地在世界范圍中流通,是當前重要而急切需要解決的問題。
RFID遇到的問題與曾經的Smart Card的發展相近,現有的Smart Card因為使用不同的數據存儲格式,多年來無法一致性統合,只要滿足部分產業的應用即可,不需要全產業性的通遍適用。RFID應當盡量避免出現相同趨勢,特別是RFID必須因應不同的應用場合而有對應的調整,調整的部分包括芯片、天線與讀取器等,光此點就比Smart Card更為復雜,Smart Card的外觀、讀取器等的一致性遠較RFID為高,因此目前想讓RFID達到更高一致性才是應該著手解決的問題。RFID技術在國際市場沒有一統天下的標準,業界對特定應用制訂了專用標準,例如用于追蹤畜牲所使用的RFID智能卡便要求較高的數據保密水平,所以市場有多種標準并行使用。目前主流的RFID標準包括EPCglobal和ISO,中國也正著手制定其RFID標準。
成本考量
在成本方面,隨著技術日趨成熟、生產工藝及批量應用達到經濟規模,各種RFID設備的價格一直在下降,徐承東預計這個趨勢在2008年將會持續,就以RFID標簽為例,EPCglobal的其中一個工作目標是通過大批量應用,令含硅片RFID標簽能降到每個5美分或以下的水平,業界曾普遍認為每個5美分是一個“井噴臨界點”的價格,結果現在5美分的標簽已經達到了,這口“油井”的產量雖有提高,但與井噴相去甚遠,不久甚至每個1美分也做到了,那又如何?如果純粹用價格的角度推廣RFID技術,效果肯定不理想,對大眾消費品廠商、超市等零售產業而言,它們要處理流通的產品數以百萬件,就算每個標簽的價格只是一美分,這也是一筆非常可觀的成本!
由此可見,用價格角度作為推廣RFID方案的切入點多半是行不通的,在中國市場尤為如此。目前,RFID的其它配套方案,包括掃描儀、打印機及讀寫器等的價格也不斷下降。然而秦峰指出,“標準與成本的問題不是一時三刻便消失,至少在2008年它們還會繼續存在并帶來影響。就以成本來說,盡管RFID產品價格不斷下調,但這不表示這就能輕易打動企業的心。目前企業對IT投入的普遍態度是‘少花錢、多做事’,無論RFID方案的價格下降幅度為何,它都會比其他傳統自動識別技術為高,雖然不少CIO明白RFID的價值,他們要說服管理高層作出可觀投入、改弦易轍轉用RFID方案還是不容易的。”
事實上,標簽價格對于RFID市場固然非常重要,但是,并非唯一的關鍵的限制性因素。用戶應該將RFID系統的建設和運行成本放在系統收益的背景下來權衡,也就是從投入產出比(ROI)的角度來判斷。中國市場的現實情況是,用戶對于RFID所能產生的價值,從數量概念上講是模糊不清的,而且往往被大大低估,與此相反,RFID的系統建設和運行成本卻是清晰可見,所以,大家關注和討論最多的往往是成本,對RFID的成本下降存在著過高的期待。
因此,廠商今后的策略應該是引導市場進一步了解RFID的價值,以零售產業為例,應該讓它們知道,采用RFID方案后取得的經濟效益將包括:由于能實時準確地掌握商店內的貨品情況,這使得零售商得以消除其本身的配送中心,轉為使用第三方物流供應商的配送服務,在進一步降低缺貨現象發生幾率的前提下,有效降低整個供應鏈上的存貨水平,可以大幅度減省成本;實現對倉儲物流作業過程的可視化監控,將當前大量存在的糾錯改為防止錯誤的發生是另一個節約成本的效益;此外,進一步而言,RFID所采集的數據讓零售商可以對其業務模式及趨向更加了解,從而能作出更明智的商業決定。
應用帶動產業繁榮
最終決定一個技術發展前景的是應用,只有具有了廣泛的應用空間,航天信息認為RFID技術將會首先在政府主導的項目中應用,之后隨著技術的進一步成熟和成本的進一步降低,逐步應用到各行各業中,目前主要會在以下領域中應用:
●高速公路收費及智能交通系統;
●機動車自動識別與管理;
●電子票證;
●動物跟蹤和管理;
●資產追蹤管理。
除此之外,RFID還將在門禁管理、防偽識別、生產的自動化及過程控制、人員管理等領域得到應用和推廣。
結語
曾經,RFID不過是風光無限的射頻技術家族中最不起眼的一只毛毛蟲,經過這許多年的不斷磨礪,在廣闊的應用前景面前,RFID的前途看上去似乎開始注定異常光明。如同許多曾經輝煌一時的技術一樣,RFID在通往成功的道路上還有著這樣那樣的問題,只有解決好了這些問題,RFID這只美麗的蝴蝶才能破繭而出,展翅高飛。

參考文獻:
1. 國家科技部等,中國射頻識別(RFID)技術政策白皮書.
2. 吳建浩,無線射頻標簽RFID浪潮席卷全球,電子產品世界,2007.03
3.陳志云,王豪才,龔關珍,姜義初,RFID電子標簽A型卡的防碰撞模塊方案,電子產品世界,2005.11