浅谈无芯片RFID的技术发展与应用领域

   随着广泛运用，RFID技术日益强大。然而，只有当包括安装费在内的标签价格下降到1美分以下，才有可能在诸如包装消费品、邮递物品、药品和书籍等最大的RFID应用领域内全面实施。使用RFID有许多好处，但是综合考虑，还是不能证明其具有更大的优势。每年这些最大的应用领域潜在的销售量就高达十万亿，但是由于硅芯片价格昂贵，所以尚不能形成此类标签的市场份额基础。即使是不考虑硅芯片的花费，安装费用就相当于目前所使用的条形码费用的95%，这就意味着大多数大容量的RFID标签必须直接安装到产品和包装上才能保证安装费用低于1美分。无芯RFID技术在这种需求下浮出水面。

    什么是无芯RFID？

    无芯RFID标签指的是不含有硅芯片的射频识别标签。最具有前景的无芯标签的主要潜在优势在于其最终能以0.1美分的花费直接印在产品和包装上，以更灵活可靠的特性取代每年十万亿使用量的条形码。

    无芯标签的主流是类似于硅芯片的可以数字解码的以及能在超过一毫米范围工作的标签。他们的潜在市场超出了低价大容量标签的潜在市场，因为这种标签除了价格低之外还有其他的一些特性。实际上，目前这种标签在某些情况下的销售价格高于硅芯片标签，而在其他情况下销售价格低于硅芯片标签。这种状况还会持续一段时间。个性签名以及类似于钞票上的磁条或证件用纸上的微波反射纤维能在一毫米以外被检测出来，因此这符合我们RFID的定义，但是他们很少用于防伪。因此我们在这份报告中只作了简单的讨论，统计中也忽略不计。

    未来十年我们将会看到无芯标签的市场份额迅速增加。全球销售量将从2006年占0.4%的5百万增加到2016年占45%的2670亿。按价值计算的话，无芯标签将从2006年只占0.1%的120万美元增长到13.9亿美元——保守估计占2016年RFID标签收入的13%，因为大部分突破性增长都是依靠价格优势。包括制造业、软件业和服务业在内，2016年将有28亿美元的无芯RFID系统市场。其后，无芯标签将通过最具技术含量的芯片，例如具有微处理器的金融卡，迅速主宰整个RFID市场。用于不停车道路收费的5.8 GHz标签或者用于实时定位系统的超宽带标签将继续使用硅芯片。

    第一代无芯技术不少但鲜有成功

    第一代无芯技术不满足许多服务供应商使用的开放标准，并且也没有试图制定此类标准。有许多无芯技术，包括声磁、电子扫频的RF感应器电容阵列以及电磁RF溅射薄膜——每种都是多位的三种常用防窃标签之一。其他的还有二极管阵列、移动时发出高频的表面声波(SAW)装置和化学物质。然而，只有在医疗中使用的避免误差的声磁标签和无间断道路收费以及制造业中使用的SAW标签销售量达到了一百万。AstraZeneca的声磁标签排在位居榜首，年销售量将持续450万。然而，这一计划很难进一步降低成本，并且还有诸如刚性等性能的限制。大多数第一代无芯技术的主要特征是其主要应用于一些资金不足的小公司，并且还有技术上的限制，很难应用于市场。

    第二代无芯RFID标签

    和以上第一代无芯标签相比，SAW标签在技术上有所提高，价格却大大下降，并且能存储足够多的数据以及能在通用频段上使用传统的芯片RFID操作。这意味着他们可以成为大规模的闭环和开环系统的基础。事实上，最初是由EPCglobal将SAW性能标准整合到ISO。另外两种技术也很有前途。新的参与者已经提出了基于纸张或低价格塑料薄膜的导电油墨印刷条纹的电磁标签。另外，大约有四十家公司从事薄膜晶体管电路（TFTC）——大多数能在低价格的塑料薄膜上进行高速印制。TFTCs可以拥有和硅RFID芯片一样的电路，所以，受使用材料的限制，可以采用同芯片RFID一样的频率和标准。能在13.56MHz进行操作是极其重要的，因为过去制造的55%的标签都是在这一频段工作的，并且这一比例将在2016年达到70%。这也是卡、票、图书馆、洗衣店、药品和邮寄物品的首选频率。第二代无芯技术的主要商业特性是他们受到一些大公司和资金充足的小公司的支持。他们中的许多既是销售者又是使用者。这其中包括IBM, 惠普 施乐, 3M, 东芝（Toshiba）, 大日本印刷,日本凸版印刷（Toppan Printing）和韩国三星。包装和纸张业巨头Mreal, MeadWestvaco和 International Paper也包括在内。然而，平衡这些技术是很有难度的，我们把具体情形概括在表格中。

    此外，这些技术采用的是无毒材料并且与硅芯片相比具有潜在的生产设备成本低的特性。

    最佳特定应用类型

    最具有前途的无芯技术将最佳定向于特定的应用领域。尽管那样，在这些应用领域和一些诸如空运行李和动物等不符合其标准的许多情况也是不适合的。最好的使用无芯标签的地方不过是一些物品（工厂名册、图书馆、洗衣店、药品、消费品、档案、邮件），票/钞票/其他大容量安全文档，空运包裹，动物，囚犯，假释人员或者住院或者受监护的人员、残疾人、休闲设施的参观者，主题公园及其它高价值物流。

    最后，我们比较整理了有芯片RFID与无芯片RFID技术应用领域，两种技术既有竞争关系，又在某些方面是互补的。