摘要:介紹了RFID技術在國內的應用狀況,并對其產業鏈的各個主要環節在國內的發展狀況做了研究分析。RFID技術,尤其是在13.56MHz,已在國內得到了廣泛的應用,主要集中于身份識別、公共交通管理、物流管理等領域。而UHF RFID無論從應用還是產業技術來看,相比13.56MHz RFID都還處于起步階段,還沒有形成完整的產業鏈。國內RFID發展的當務之急是建立中國自己的標準,相關工作已在進行中。

　　關鍵詞:機械論文發表,RFID,產業鏈

　　1. RFID技術

　　RFID(射頻識別)技術是從上世紀80年代走向成熟的一項自動識別技術,近年來發展十分迅速。其技術的覆蓋范圍廣泛,許多正在應用中的自動識別技術都可以歸于RFID技術之內,但它們的工作原理、工作頻率、技術特點、適用領域以及遵循的標準卻是不同的。

　　通常,RFID系統由電子標簽、讀寫器和數據管理系統這三個主要部分組成。電子標簽由天線和RFID芯片組成,每個芯片都含有唯一的識別碼,用來表示電子標簽所附著的物體。讀寫器用來讀寫電子標簽中的信息,讀寫器通過網絡和其他計算機或系統通訊,完成對電子標簽的信息獲取、解釋以及數據管理。數據管理系統主要完成數據信息的存儲及管理,可以由簡單的小型數據庫擔當,也可以是集成了RFID管理模塊的大型ERP數據庫管理軟件。

　　按電子標簽獲得能量的方法,一般可分為無源電子標簽和有源電子標簽兩大類。無源電子標簽自身不帶有電源,通過天線從讀寫器發出的能量中產生工作所需的電壓,其特點是重量輕、體積小,壽命長,但是工作距離短。有源電子標簽通過自身帶有的電池供電,特點是識別距離長,但價格較高且壽命短。

　　按電子標簽的存儲器類型,可分為只讀電子標簽和可讀可寫電子標簽兩種類型。目前不同電子標簽存儲器的大小可以從16 bit一直到512K byte。

　　RFID系統的工作頻率,主要有125KHz、13.56MHz、400MHz、860～960MHz、2.45GHz、5.8GHz等多個頻段。但是,不同的國家和地區的對頻率的分配和最大發射功率的規定是不同的。在某些地區,某些頻段的RFID產品可能是被禁止使用的。

　　一般而言,工作頻率在100MHz以下的RFID系統是通過線圈之間的磁場耦合的方式工作,通常具有工作距離近,成本低,天線尺寸大,通訊速度低等特點,這類電子標簽一般對人體沒有影響;而400MHZ以上的RFID系統是通過無線電波發射和反射的方式工作,通常具有工作距離遠,天線尺寸小,通訊速度高等特點,這類電子標簽一般會有發射功率限制,以避免對人體或環境造成傷害。

　　表1比較了不同頻段RFID的優缺點。

　　本文主要討論無源、工作頻率為13.56MHz和UHF(860~960MHz)的RFID在國內的產業狀況。

　　表1 不同頻段RFID的優點和缺點

　　2. RFID在國內的應用

　　上世紀90年代初的金卡工程推動了國內IC卡的應用和發展,也為RFID產業打下了應用和技術的基礎。進入21世紀,RFID產業受到了政府部門和研究機構的重視,各項支持政策逐步出臺,支持力度逐步加大;同時政府也大力推動了RFID在行業的應用。目前RFID,尤其是13.56MHz的RFID,已在國內得到廣泛的應用,主要集中于身份識別、公共交通管理、物流管理等領域。

　　(1)身份識別

　　電子標簽可以通過嵌入到身份證、護照、工作證的各種證件中,用作人員身份識別,是目前RFID技術應用最為廣泛和成熟的領域之一。在國內的主要應用有:

　　● 中國第二代居民身份證,基于ISO/IEC 14443-B標準的13.56MHz電子標簽,該項目可以說是國內乃至國際上最大的RFID應用的項目之一。

　　● 教育部學生購票優惠卡,基于ISO/IEC 15693標準的13.56MHz電子標簽。

　　● 共青團中央青年卡,基于ISO/IEC 14443-A標準的13.56MHz電子標簽。

　　(2)公共交通管理。

　　公共交通管理是國內應用RFID技術最早的,也是最成功的領域之一,目前國內主要涉及的應用有電子車票、不停車收費(ETC)等。電子車票具有交易便捷,快速通過,可靠性高等優點,所以越來越多的城市正準備使用電子車票并準備給它加更多的功能。在不停車收費系統特別是高速公路自動收費應用上,RFID技術可以解決原來收費成本高、管理混亂以及停車排隊引起的交通擁堵等問題,在這方面應用的電子標簽因為要求能夠遠距離、快速識別,所以多工作在UHF或微波頻段。典型的應用有:

　　● 國內許多城市(如上海),使用基于ISO/IEC 14443-A標準的13.56MHz電子標簽作為地鐵、出租、公交的電子車票。

　　● 深圳在車流量很大的皇崗海關、文錦渡海關,使用了UHF頻段的RFID系統來提高通關效率。此外,許多城市都在建設和應用RFID技術進行著高速公路的不停車收費管理系統。

　　(3)物流管理。

　　物流管理是RFID技術的另一個重要應用,目前在國內也正在逐步的試用與推廣。RFID系統可對整個物流過程進行監控和管理,保證物品在運輸流通中不會被誤送或丟失,降低物流成本,提高運輸的效率。同時,由于RFID技術具有防偽的特性,可對特殊的物品(如危險品)結合物流管理進行嚴格控制,防止假冒偽劣產品流入市場。典型的應用有:

　　●鐵道部鐵路車號自動識別,使用基于EPC CLASS0標準的UHF電子標簽。

　　●中國郵政郵包分揀,正在試用多種標準的UHF電子標簽,尚未最后確定。

　　●上海液化氣鋼瓶管理,使用基于ISO/IEC 15693標準的13.56MHz電子標簽。

　　●上海煙花爆竹管理,使用基于ISO/IEC 14443-A標準的13.56MHz電子標簽。

　　從RFID在國內的應用可以看到,不同頻段的RFID系統應用發展不均衡:13.56MHz電子標簽發展成熟,應用廣泛,正在向更多的應用領域發展;UHF頻段電子標簽的應用還處于起步階段,這與國內目前的市場需求密切相關。

　　在身份識別、電子票據、防偽、危險品管理等領域,其需求特點是工作距離要求不高、有一定安全加密的要求、成本要求不高,這些都是13.56MHz電子標簽發展較快的領域。

　　在商業供應鏈管理、倉儲管理、不停車收費等領域,其需求特點是工作距離遠、快速識別、安全性要求不高、成本要求很高,這些領域將是UHF、微波頻段電子標簽的重要發展領域,但由于技術、成本等各方面原因,RFID在這方面應用的發展相對較慢。但隨著一些國際商業巨頭(如沃爾瑪、麥德龍等),對RFID在商業供應鏈管理應用上的推動,可以預見,UHF、微波頻段電子標簽的應用在不遠的將來,在全球、在國內都會有重大的發展。

　　3. 國內RFID產業研究

　　隨著RFID技術的廣泛應用,特別是非接觸公交卡、校園卡等項目在各地的推廣,培養了一批芯片、封裝、讀寫終端和系統集成廠商。這些國內廠商已經掌握了成熟的技術,初步形成了國內的RFID產業鏈。

　　RFID產業鏈主要由以下幾個部分組成:標準制定、芯片設計、標簽封裝(含天線設計)、識別系統設計與生產、系統集成與管理軟件開發。下面從這幾個方面介紹國內外RFID產業鏈的現狀。

　　(1)標準制定

　　由于13.56MHz RFID技術發展較早,相關標準也較為成熟,主要的國際標準有ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693兩種,國內13.56MHz RFID的標準也主要源自于這兩個國際標準。

　　在上文介紹的典型應用中,中國第二代居民身份證基于ISO/IEC 14443-B標準;各地公交卡、校園卡主要基于ISO/IEC14443-A標準。基于ISO/IEC 15693標準在國內的應用相對較少,典型的應用有教育部學生購票優惠卡。

　　相對13.56MHz RFID國際標準的成熟與廣泛應用,UHF、微波頻段RFID還沒有明確統一的國際標準。但在近年,RFID技術領先的國家和地區明顯的加大了在標準制訂上的投入,都在積極的制訂各自的標準。

　　目前,國外主要有三個主要標準正在制定中:ISO/IEC 18000標準、美國EPC Global的標準和日本泛在中心(Ubiquitous ID)的標準。這些標準(組織)都在積極進入中國,在國內設立辦理機構,網羅各自的企業利益群體,都希望能夠影響到國內UHF頻段的RFID標準的制訂,為日后在廣大的中國市場的競爭中,贏得標準上的先機。

　　在國內,有關政府部門已經充分認識到RFID產業的重要性,并且對于產業標準的制定也越來越重視。在2004年初,國家標準化管理委員會式成立了中國電子標簽國家標準工作組,其目的就是建立中國自己的RFID標準,推動中國自己的RFID產業。然而,國家標準的制定過程一波三折,2004年底,由于種種原因,電子標簽國家標準工作組被暫停。

　　但電子標簽國家標準的制定并未就此停住腳步。雖然關于國家標準依然存在著多種不同的聲音,但兼容國際標準,支持自主知識產權,保護中國利益的主張得到了廣泛的共識。目前信息產業部、科委、國標委等十四部委已完成編寫《中國RFID白皮書》,以支持我國自主知識產權的RFID編碼體系——NPC系統的建立。目前新的RFID國家標準起草組已經成立,并由信息產業部產品司司長任該起草組的組長并已展開相應的標準起草工作。新標準將在具有自主知識產權的前提下,謀求與國際標準相互兼容。據悉,中國自主RFID規范有望于2007年正式出臺。

　　(2)芯片設計

　　雖然在RFID芯片設計上,國內芯片公司的起步較晚,但隨著國內芯片設計業在最近10年中的長足發展,縮小了與國際芯片設計水平的差距,國內公司在RFID芯片設計上完全有機會趕上,甚至超過國外芯片公司的技術水平。

　　目前國內主要的RFID芯片廠商集中在北京上海兩地,代表企業有:

　　北京:中電華大電子設計有限責任公司、大唐微電子、清華同方微電子有限公司

　　上海:復旦微電子股份有限公司、上海華虹集成電路有限公司、上海貝嶺股份有限公司

　　目前,國內的芯片公司已經完全掌握了13.56MHz RFID芯片的設計技術,并能提供相應的讀寫機具芯片。在國內公交卡、校園卡等13.56MHz RFID市場上,復旦微電子、上海華虹等公司都推出了一系列成熟的RFID產品,并在和國外大公司的平等競爭中取得越來越多的市場份額。

　　在UHF和更高頻段的RFID芯片設計上,國內各芯片廠商均高度關注,但策略不一。部分廠商處于觀望階段,部分廠家則已經進入或準備進入開發UHF頻段的RFID芯片。復旦微電子已于2004年開發出支持EPC Class0標準的產品,2005年底將推出支持ISO18000-6B標準的產品。

　　(3)標簽封裝(含天線設計)

　　在國內,由于RFID的應用最主要還是以卡片的形式出現(如中國第二代居民身份證、公交卡等),經過多年的發展,RFID卡片形式的封裝技術已經非常成熟。

　　卡片形式RFID的封裝主要包括模塊封裝(芯片裝配)、制卡(天線制作)和印刷三個主要環節,目前國內在各個環節上均擁有大量的加工廠商,代表企業有:

　　模塊封裝:上海長豐智能卡公司、上海伊諾爾信息技術有限公司、中電智能卡有限責任公司、山東山鋁電子技術有限公司。

　　制卡:東信和平智能卡股份有限公司、北京中安特科技有限公司、深圳市明華澳漢科技股份有限公司、上海浦江智能卡系統有限公、上海魯能中卡智能卡有限公司、黃石捷德萬達金卡有限公司、天津環球磁卡股份有限公司、合隆科技(杭州)有限公司、深圳市華陽微電子有限公司、深圳毅能達智能卡制造有限公司、中山市達華智能科技有限公司。

　　印刷:上海凸版印刷有限公司、上海市印刷三廠、眾多制卡廠。

　　目前,卡片形式封裝在國內還是以傳統的引線鍵合(Wire Bonding)模塊封裝和繞線制卡技術為主。但隨著薄型卡片、自粘型電子標簽等新封裝形式的RFID應用需求的逐漸升溫,倒裝芯片(Flip Chip)、印刷天線等新封裝技術得到了快速的發展,已經有部分的廠商能夠提供相關的封裝服務,新封裝形式也進入了實際的應用,如:上海市軌道交通單程卡(波形卡片)、上海市煙花爆竹管理電子標簽(自粘型電子標簽)等。

　　隨著新封裝技術的發展,在RFID封裝技術上也出現了新的加工環節,如倒裝芯片凸點生成(Bumping)、天線印刷等。代表的企業有:

　　凸點生成:江蘇長電科技股份有限公司、合隆科技(杭州)有限公司、深圳市華陽微電子有限公司。

　　天線印刷:深圳市華陽微電子有限公司、黃石捷德萬達金卡有限公司。

　　雖然在國內已經擁有成熟的卡片形式RFID的封裝技術,新封裝技術在今年也有了較快的發展,但是總體而言在先進的封裝技術方面與國外的差距很大,還不具備低成本RFID產品的封裝能力。而隨著RFID技術的發展與應用,對封裝提出了越來越多的挑戰,如:芯片裝配技術如何將越來越小的芯片可靠裝配;如何大幅度的提高封裝的速度以適應爆炸式的需求;如何進一步降低封裝的成本等等。目前,國內許多有遠見的封裝廠正準備引進國外的生產技術,以在未來的RFID封裝上的競爭中占得先機。

　　(4)識別系統設計與生產

　　目前國內在13.56MHz RFID的識別系統(讀卡機具)設計與生產方面技術成熟,擁有大量的廠商與產品,有著較強的競爭力;而相比之下,在UHF頻段上的廠商、產品不多,技術實力和國外廠商差距較大。代表的企業有:

　　13.56MHz RFID識別系統:深圳市明華澳漢科技股份有限公司、天津環球磁卡股份有限公司、上海郵通實業發展有限公司、上海華虹計通智能卡系統有限公司、上海良標智能終端股份有限公司、北京聚利科技有限公司、珠海億達科技電子工業有限公司、上海強生科技發展公司、哈爾濱新中新電子股份有限公司、廣東三九智慧電子有限公司……

　　UHF RFID識別系統:深圳市遠望谷信息技術股份有限公司

　　(5)系統集成與系統軟件開發

　　與識別系統設計與生產相同,13.56MHz與UHF頻段RFID的系統集成也呈現出較大的不均衡:13.56MHz RFID的系統集成技術成熟,廠商眾多;UHF RFID系統集成廠商不多,技術實力與國外廠商有一定的差距。代表的企業有:

　　13.56MHz RFID系統集成:上海華騰軟件系統、珠海億達科技電子工業有限公司、上海華虹計通智能卡系統有限公司、哈爾濱新中新電子股份有限公司、北京北控軟件有限公司……

　　UHF RFID系統集成:北京維深電子技術有限公司、哈爾濱威克科技股份有限公司

　　目前,國內的系統集成廠商具有一定的大型系統的集成能力,但使用的還主要是國外的軟件產品。RFID系統軟件處理和分析由RFID系統產生的大量數據,提供用戶真正有用的信息,是關系到RFID能否順利推廣的關鍵環節,也是未來RFID產業價值鏈上最高的一段。和國外大型軟件公司努力進行RFID系統軟件開發相比,國內軟件公司相對很少介入RFID系統軟件開發,在這一點上,國內的能力與國外相差很大。

　　4、國內RFID產業的發展

　　在目前,無論從應用還是產業技術,國內13.56MHz RFID比UHF RFID都要成熟、壯大許多,UHF RFID還沒有形成完整的產業鏈。

　　雖然國外UHF RFID也處于技術發展的初期,但是隨著應用需求的不斷明確,世界各國正積極的從標準制定、芯片設計、標簽封裝(含天線設計)、識別系統設計與生產、系統集成與管理軟件開發等RFID產業鏈的各個方面,加大投入快速發展,準備迎接RFID產業的爆炸式發展。在這種形勢下,如果中國不發展自己的RFID產業就會受制于人,就會在新一輪技術革命中落伍。而在目前國內RFID已有的一定技術和市場基礎上,如果措施得當,是完全有機會趕上甚至領先于國外競爭對手的。

　　RFID技術的發展是建立在整個RFID產業鏈發展的基礎上,RFID產業鏈的任何一個環節的落后都會影響整個產業發展。所以發展中國的RFID產業,不能局限在某個環節,而應該是發展整個中國的RFID產業鏈,應該是從標準到應用中各個環節的共同發展。

　　現在的當務之急是建立中國自己的RFID標準,從維護國家安全和利益的角度,中國必須有自己的標準和自己的產品,這不僅可以改變以往在標準上處處受制于人的被動局面,也有助于改變國內的市場應用和技術開發的混亂局面,形成合力,增強競爭力。從市場的角度來看,未來RFID的最大市場將在作為世界工廠和世界市場的中國。中國完全應該,也能夠擁有自己的標準。

　　隨著中國標準化工作的進展,中國將成為國際RFID標準的第四股力量。在借鑒而不拷貝國外標準的指導思想下,制定中國RFID產品統一的代碼標準,并開始整個技術和應用上的系列標準的研究和制定,將為國內產業的發展贏得寶貴的時間。當然,在標準的制定中應避免閉門造車,應該在和國外各大標準競爭和合作中,努力做到全球化下的多贏。

　　在公平競爭的大前提下,可以從行業政策上支持和發展我們的產業。不妨在關系到國家安全和重大利益的行業或領域中,制定自有的強制標準和準入限制,或者規定優先使用中國國內的RFID產品。從制定產業政策的角度來扶植國內的產業力量,可以有效的促進產業鏈的各個環節發展壯大,盡快達到國際競爭力。

　　在一般的領域完全是可以開放和鼓勵競爭的,讓所有的國外和國內廠商在平等的條件下開放競爭,通過市場競爭來優勝劣汰,盡快提高國內產業的競爭力和應用水平。

　　早期跡象顯示,正在制定中的中國RFID規范將非常接近于國際標準,并不會成為強制執行規范,而且使用費用可能較國際標準更為便宜。

　　除標準制定外,還需要逐步開發和推進RFID的應用。在技術比較成熟,價格不敏感的行業中先進行RFID的應用,以點帶面的推動RFID的發展。在RFID產品的價格下降和應用成熟后,再在生產、物流、零售等廣大領域推廣。在這個方面,政府和行業組織可以共同努力建立公共的RFID實驗室和若干典型的應用示范案例等公共的平臺,讓各企業能夠共享資源,從而有效的降低研發和應用的成本。