國內(nèi)RFID應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)研究

1、國內(nèi)RFID應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)研究摘要:介紹了RFID技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用狀況,并對其產(chǎn)業(yè)鏈的各個主要環(huán)節(jié)在國內(nèi)的開展狀況做了研究分析。RFID技術(shù),尤其是在13.56Hz,已在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用,主要集中于身份識別、公共交通管理、物流管理等領(lǐng)域。而UHFRFID無論從應(yīng)用還是產(chǎn)業(yè)技術(shù)來看,相比13.56HzRFID都還處于起步階段,還沒有形成完好的產(chǎn)業(yè)鏈。國內(nèi)RFID開展的當務(wù)之急是建立中國自己的標準,相關(guān)工作已在進展中。關(guān)鍵詞:RFID、產(chǎn)業(yè)鏈1.RFID技術(shù)RFID(射頻識別)技術(shù)是從上世紀80年代走向成熟的一項自動識別技術(shù),近年來開展非常迅速。其技術(shù)的覆蓋范圍廣泛,許多正在應(yīng)用中的自動識別技術(shù)都

2、可以歸于RFID技術(shù)之內(nèi),但它們的工作原理、工作頻率、技術(shù)特點、適用領(lǐng)域以及遵循的標準卻是不同的。通常,RFID系統(tǒng)由電子標簽、讀寫器和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)這三個主要局部組成。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(wǎng)絡(luò)和其他計算機或系統(tǒng)通訊,完成對電子標簽的信息獲娶解釋以及數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)信息的存儲及管理,可以由簡單的小型數(shù)據(jù)庫擔當,也可以是集成了RFID管理模塊的大型ERP數(shù)據(jù)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

3、過天線從讀寫器發(fā)出的能量中產(chǎn)生工作所需的電壓,其特點是重量輕、體積小,壽命長,但是工作間隔 短。有源電子標簽通過自身帶有的電池供電,特點是識別間隔 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16bit一直到512Kbyte。RFID系統(tǒng)的工作頻率,主要有125KHz、13.56Hz、400Hz、860960Hz、2.45GHz、5.8GHz等多個頻段。但是,不同的國家和地區(qū)的對頻率的分配和最大發(fā)射功率的規(guī)定是不同的。在某些地區(qū),某些頻段的RFID產(chǎn)品可能是被制止使用的。一般而言,工作頻率在100Hz以下的RF

4、ID系統(tǒng)是通過線圈之間的磁場耦合的方式工作,通常具有工作間隔 近,本錢低,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400HZ以上的RFID系統(tǒng)是通過無線電波發(fā)射和反射的方式工作,通常具有工作間隔 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(fā)射功率限制,以防止對人體或環(huán)境造成傷害。表1比擬了不同頻段RFID的優(yōu)缺點。本文主要討論無源、工作頻率為13.56Hz和UHF(860960Hz)的RFID在國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)狀況。表1不同頻段RFID的優(yōu)點和缺點2.RFID在國內(nèi)的應(yīng)用上世紀90年代初的金卡工程推動了國內(nèi)I卡的應(yīng)用和開展,也為RFID產(chǎn)業(yè)打下了應(yīng)用和技術(shù)的基矗進

5、入21世紀,RFID產(chǎn)業(yè)受到了政府部門和研究機構(gòu)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(yè)的應(yīng)用。目前RFID,尤其是13.56Hz的RFID,已在國內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用,主要集中于身份識別、公共交通管理、物流管理等領(lǐng)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(shù)應(yīng)用最為廣泛和成熟的領(lǐng)域之一。在國內(nèi)的主要應(yīng)用有:中國第二代居民身份證,基于IS/IE14443-B標準的13.56Hz電子標簽,該工程可以說是國內(nèi)乃至國際上最大的RFID應(yīng)用的工程之一。教育部學生購票優(yōu)惠卡,基于IS/IE15693標

6、準的13.56Hz電子標簽。共青團中央青年卡,基于IS/IE14443-A標準的13.56Hz電子標簽。(2)公共交通管理。公共交通管理是國內(nèi)應(yīng)用RFID技術(shù)最早的,也是最成功的領(lǐng)域之一,目前國內(nèi)主要涉及的應(yīng)用有電子車票、不停車收費(ET)等。電子車票具有交易便捷,快速通過,可靠性高等優(yōu)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(tǒng)特別是高速公路自動收費應(yīng)用上,RFID技術(shù)可以解決原來收費本錢高、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(yīng)用的電子標簽因為要求可以遠間隔 、快速識別,所以多工作在UHF或微波頻段。典型的應(yīng)用有:國內(nèi)許多城市(如上海),使

7、用基于IS/IE14443-A標準的13.56Hz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(guān)、文錦渡海關(guān),使用了UHF頻段的RFID系統(tǒng)來進步通關(guān)效率。此外,許多城市都在建立和應(yīng)用RFID技術(shù)進展著高速公路的不停車收費管理系統(tǒng)。(3)物流管理。物流管理是RFID技術(shù)的另一個重要應(yīng)用,目前在國內(nèi)也正在逐步的試用與推廣。RFID系統(tǒng)可對整個物流過程進展監(jiān)控和管理,保證物品在運輸流通中不會被誤送或喪失,降低物流本錢,進步運輸?shù)男省Ｍ瑫r,由于RFID技術(shù)具有防偽的特性,可對特殊的物品(如危險品)結(jié)合物流管理進展嚴格控制,防止假冒偽劣產(chǎn)品流入市常典型的應(yīng)用有:鐵道部鐵路車號自動

8、識別,使用基于EPLASS0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IS/IE15693標準的13.56Hz電子標簽。上海煙花爆竹管理,使用基于IS/IE14443-A標準的13.56Hz電子標簽。從RFID在國內(nèi)的應(yīng)用可以看到,不同頻段的RFID系統(tǒng)應(yīng)用開展不平衡:13.56Hz電子標簽開展成熟,應(yīng)用廣泛,正在向更多的應(yīng)用領(lǐng)域開展;UHF頻段電子標簽的應(yīng)用還處于起步階段,這與國內(nèi)目前的市場需求親密相關(guān)。在身份識別、電子票據(jù)、防偽、危險品管理等領(lǐng)域,其需求特點是工作間隔 要求不高、有一定平安加密的要求、本錢要求不高,這

9、些都是13.56Hz電子標簽開展較快的領(lǐng)域。在商業(yè)供給鏈管理、倉儲管理、不停車收費等領(lǐng)域,其需求特點是工作間隔 遠、快速識別、平安性要求不高、本錢要求很高,這些領(lǐng)域?qū)⑹荱HF、微波頻段電子標簽的重要開展領(lǐng)域,但由于技術(shù)、本錢等各方面原因,RFID在這方面應(yīng)用的開展相對較慢。但隨著一些國際商業(yè)巨頭(如沃爾瑪、麥德龍等),對RFID在商業(yè)供給鏈管理應(yīng)用上的推動,可以預(yù)見,UHF、微波頻段電子標簽的應(yīng)用在不遠的將來,在全球、在國內(nèi)都會有重大的開展。3.國內(nèi)RFID產(chǎn)業(yè)研究隨著RFID技術(shù)的廣泛應(yīng)用,特別是非接觸公交卡、校園卡等工程在各地的推廣,培養(yǎng)了一批芯片、封裝、讀寫終端和系統(tǒng)集成廠商。這些國內(nèi)廠

10、商已經(jīng)掌握了成熟的技術(shù),初步形成了國內(nèi)的RFID產(chǎn)業(yè)鏈。RFID產(chǎn)業(yè)鏈主要由以下幾個局部組成:標準制定、芯片設(shè)計、標簽封裝(含天線設(shè)計)、識別系統(tǒng)設(shè)計與消費、系統(tǒng)集成與管理軟件開發(fā)。下面從這幾個方面介紹國內(nèi)外RFID產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)狀。(1)標準制定由于13.56HzRFID技術(shù)開展較早,相關(guān)標準也較為成熟,主要的國際標準有IS/IE14443和IS/IE15693兩種,國內(nèi)13.56HzRFID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(yīng)用中,中國第二代居民身份證基于IS/IE14443-B標準;各地公交卡、校園卡主要基于IS/IE14443-A標準?；贗S/IE15693標準在國內(nèi)的應(yīng)

11、用相對較少,典型的應(yīng)用有教育部學生購票優(yōu)惠卡。相對13.56HzRFID國際標準的成熟與廣泛應(yīng)用,UHF、微波頻段RFID還沒有明確統(tǒng)一的國際標準。但在近年,RFID技術(shù)領(lǐng)先的國家和地區(qū)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:IS/IE18000標準、美國EPGlbal的標準和日本泛在中心(UbiquitusID)的標準。這些標準(組織)都在積極進入中國,在國內(nèi)設(shè)立代理機構(gòu),網(wǎng)羅各自的企業(yè)利益群體,都希望可以影響到國內(nèi)UHF頻段的RFID標準的制訂,為日后在廣闊的中國市場的競爭中,贏得標準上的先機。在國內(nèi),有關(guān)政府部門已經(jīng)充分認識到RF

12、ID產(chǎn)業(yè)的重要性,并且對于產(chǎn)業(yè)標準的制定也越來越重視。在2022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(chǎn)業(yè)。然而,國家標準的制定過程一波三折,2022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(guān)于國家標準仍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(chǎn)權(quán),保護中國利益的主張得到了廣泛的共識。目前信息產(chǎn)業(yè)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(chǎn)權(quán)的RFID編碼體系NP系統(tǒng)的建立。目前新的RFID國家標準起草組已經(jīng)

13、成立,并由信息產(chǎn)業(yè)部產(chǎn)品司司長任該起草組的組長并已展開相應(yīng)的標準起草工作。新標準將在具有自主知識產(chǎn)權(quán)的前提下,謀求與國際標準互相兼容。據(jù)悉,中國自主RFID標準有望于2022年正式出臺。(2)芯片設(shè)計雖然在RFID芯片設(shè)計上,國內(nèi)芯片公司的起步較晚,但隨著國內(nèi)芯片設(shè)計業(yè)在最近10年中的長足開展,縮小了與國際芯片設(shè)計程度的差距,國內(nèi)公司在RFID芯片設(shè)計上完全有時機趕上,甚至超過國外芯片公司的技術(shù)程度。目前國內(nèi)主要的RFID芯片廠商集中在北京上海兩地,代表企業(yè)有:北京:中電華大電子設(shè)計有限責任公司、大唐微電子、清華同方微電子上海:復(fù)旦微電子股份、上海華虹集成電路、上海貝嶺股份目前,國內(nèi)的芯片公司

14、已經(jīng)完全掌握了13.56HzRFID芯片的設(shè)計技術(shù),并能提供相應(yīng)的讀寫機具芯片。在國內(nèi)公交卡、校園卡等13.56HzRFID市場上,復(fù)旦微電子、上海華虹等公司都推出了一系列成熟的RFID產(chǎn)品,并在和國外大公司的平等競爭中獲得越來越多的市場份額。在UHF和更高頻段的RFID芯片設(shè)計上,國內(nèi)各芯片廠商均高度關(guān)注,但策略不一。局部廠商處于觀望階段,局部廠家那么已經(jīng)進入或準備進入開發(fā)UHF頻段的RFID芯片。復(fù)旦微電子已于2022年開發(fā)出支持EPlass0標準的產(chǎn)品,2022年底將推出支持IS18000-6B標準的產(chǎn)品。(3)標簽封裝(含天線設(shè)計)在國內(nèi),由于RFID的應(yīng)用最主要還是以卡片的形式出現(xiàn)(

15、如中國第二代居民身份證、公交卡等),經(jīng)過多年的開展,RFID卡片形式的封裝技術(shù)已經(jīng)非常成熟?？ㄆ问絉FID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(huán)節(jié),目前國內(nèi)在各個環(huán)節(jié)上均擁有大量的加工廠商,代表企業(yè)有:模塊封裝:上海長豐智能卡公司、上海伊諾爾信息技術(shù)、中電智能卡有限責任公司、山東山鋁電子技術(shù)。制卡:東信和平智能卡股份、北京中安特科技、深圳市明華澳漢科技股份、上海浦江智能卡系統(tǒng)有限公、上海魯能中卡智能卡、黃石捷德萬達金卡、天津環(huán)球磁卡股份、合隆科技(杭州)、深圳市華陽微電子、深圳毅能達智能卡制造、中山市達華智能科技。印刷:上海凸版印刷、上海市印刷三廠、眾多制卡廠。

16、目前,卡片形式封裝在國內(nèi)還是以傳統(tǒng)的引線鍵合(ireBnding)模塊封裝和繞線制卡技術(shù)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(yīng)用需求的逐漸升溫,倒裝芯片(Fliphip)、印刷天線等新封裝技術(shù)得到了快速的開展,已經(jīng)有局部的廠商可以提供相關(guān)的封裝效勞,新封裝形式也進入了實際的應(yīng)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(shù)的開展,在RFID封裝技術(shù)上也出現(xiàn)了新的加工環(huán)節(jié),如倒裝芯片凸點生成(Buping)、天線印刷等。代表的企業(yè)有:凸點生成:江蘇長電科技股份、合隆科技(杭州)、深圳市華陽微電子。天線印刷:深圳市華陽微

17、電子、黃石捷德萬達金卡。雖然在國內(nèi)已經(jīng)擁有成熟的卡片形式RFID的封裝技術(shù),新封裝技術(shù)在今年也有了較快的開展,但是總體而言在先進的封裝技術(shù)方面與國外的差距很大,還不具備低本錢RFID產(chǎn)品的封裝才能。而隨著RFID技術(shù)的開展與應(yīng)用,對封裝提出了越來越多的挑戰(zhàn),如:芯片裝配技術(shù)如何將越來越小的芯片可靠裝配;如何大幅度的進步封裝的速度以適應(yīng)爆炸式的需求;如何進一步降低封裝的本錢等等。目前,國內(nèi)許多有遠見的封裝廠正準備引進國外的消費技術(shù),以在將來的RFID封裝上的競爭中占得先機。(4)識別系統(tǒng)設(shè)計與消費目前國內(nèi)在13.56HzRFID的識別系統(tǒng)(讀卡機具)設(shè)計與消費方面技術(shù)成熟,擁有大量的廠商與產(chǎn)品,

18、有著較強的競爭力;而相比之下,在UHF頻段上的廠商、產(chǎn)品不多,技術(shù)實力和國外廠商差距較大。代表的企業(yè)有:13.56HzRFID識別系統(tǒng):深圳市明華澳漢科技股份、天津環(huán)球磁卡股份、上海郵通實業(yè)開展、上海華虹計通智能卡系統(tǒng)、上海良標智能終端股份、北京聚利科技、珠海億達科技電子工業(yè)、上海強生科技開展公司、哈爾濱新中新電子股份、廣東三九智慧電子UHFRFID識別系統(tǒng):深圳市遠望谷信息技術(shù)股份(5)系統(tǒng)集成與系統(tǒng)軟件開發(fā)與識別系統(tǒng)設(shè)計與消費一樣,13.56Hz與UHF頻段RFID的系統(tǒng)集成也呈現(xiàn)出較大的不平衡:13.56HzRFID的系統(tǒng)集成技術(shù)成熟,廠商眾多;UHFRFID系統(tǒng)集成廠商不多,技術(shù)實力與

19、國外廠商有一定的差距。代表的企業(yè)有:13.56HzRFID系統(tǒng)集成:上海華騰軟件系統(tǒng)、珠海億達科技電子工業(yè)、上海華虹計通智能卡系統(tǒng)、哈爾濱新中新電子股份、北京北控軟件UHFRFID系統(tǒng)集成:北京維深電子技術(shù)、哈爾濱威克科技股份目前,國內(nèi)的系統(tǒng)集成廠商具有一定的大型系統(tǒng)的集成才能,但使用的還主要是國外的軟件產(chǎn)品。RFID系統(tǒng)軟件處理和分析由RFID系統(tǒng)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù),提供用戶真正有用的信息,是關(guān)系到RFID能否順利推廣的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是將來RFID產(chǎn)業(yè)價值鏈上最高的一段。和國外大型軟件公司努力進展RFID系統(tǒng)軟件開發(fā)相比,國內(nèi)軟件公司相對很少介入RFID系統(tǒng)軟件開發(fā),在這一點上,國內(nèi)的才能與國外相

20、差很大。4、國內(nèi)RFID產(chǎn)業(yè)的開展在目前,無論從應(yīng)用還是產(chǎn)業(yè)技術(shù),國內(nèi)13.56HzRFID比UHFRFID都要成熟、壯大許多,UHFRFID還沒有形成完好的產(chǎn)業(yè)鏈。雖然國外UHFRFID也處于技術(shù)開展的初期,但是隨著應(yīng)用需求的不斷明確,世界各國正積極的從標準制定、芯片設(shè)計、標簽封裝(含天線設(shè)計)、識別系統(tǒng)設(shè)計與消費、系統(tǒng)集成與管理軟件開發(fā)等RFID產(chǎn)業(yè)鏈的各個方面,加大投入快速開展,準備迎接RFID產(chǎn)業(yè)的爆炸式開展。在這種形勢下,假如中國不開展自己的RFID產(chǎn)業(yè)就會受制于人,就會在新一輪技術(shù)革命中落伍。而在目前國內(nèi)RFID已有的一定技術(shù)和市場根底上,假如措施得當,是完全有時機趕上甚至領(lǐng)先于國外競爭對手的。RFID技術(shù)的開展是建立在整個RFID產(chǎn)業(yè)鏈開展的根底上,RFID產(chǎn)業(yè)鏈的任何一個環(huán)節(jié)的落后都會影響整個產(chǎn)業(yè)開展。所以開展中國的RFID產(chǎn)業(yè),不能局限在某個環(huán)節(jié),而應(yīng)該是開展整個中國的RFID產(chǎn)業(yè)鏈,應(yīng)該是從標準到應(yīng)用中各個環(huán)節(jié)的共同開展。如今的當務(wù)之急是建立中國自己的RFID標準,從維護國家平安和利益的角度,中國必須有自己的標準和自己的產(chǎn)品,這不僅可以改變以往在標準上處處受制于人的被動場面,也有助于改變國內(nèi)的市場應(yīng)用