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RFID技术的发展历史和现状
    2014/8/29 14:18:00    关键字:RFID,安防      浏览量:

  近一两年来由于受到以沃尔玛为代表的大型零售商的推动,RFID技术在全球掀起阵阵热潮,吸引了众多厂商参与相关技术及芯片的研究和开发。目前RFID技术处于迅速上升的时期,该技术被业界公认为是本世纪最有前途应用技术之一,同时也引起了许多国家的重视,欲将其培育成国家的一项重要产业。

  一、RFID技术发展历史

  RFID技术的发展最早可以追溯至第二次世界大战时期,那时它被用来在空中作战行动中进行敌我识别。从历史上看,RFID技术的发展基本可按10年期划分为几个阶段(参见表1)。因此RFID并不是一个崭新的技术。从分类上看,因为经过多年的发展,13.56MHz以下的RFID技术已相对成熟,目前业界最关注的是位于中高频段的RFID技术,特别是860MHz~960MHz(UHF频段)的远距离RFID技术发展最快;而2.45GHz和5.8GHz频段由于产品拥挤,易受干扰,技术相对复杂,其相关的研究和应用仍处于探索的阶段。

时间

RFID技术发展

1941-1950年

雷达的改进和应用催生了RFID技术,1948年奠定了RFID技术的理论基础。

1951-1960年

早期RFID技术的探索阶段,主要处于实验室实验研究。

196l-1970年

RFID技术的理论得到了发展,开始了一些应用尝试。

1971-1980年

RFID技术与产品研发处于一个大发展时期,各种RFID技术测试得到加速。出现了一些最早的RFID应用。

1981-1990年

RFID技术及产品进入商业应用阶段,各种封闭系统应用开始出现。

1991-2000年

RFID技术标准化问题日趋得到重视,RFID产品得到广泛采用。

2001-今

标准化问题日趋为人们所重视,RFID产品种类更加丰富,有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展,电子标签成本不断降低。

  二、全球RFID产业发展分析

  从全球的范围来看,美国政府是RFID应用的积极推动者,在其推动下美国在RFID标准的建立、相关软硬件技术的开发与应用领域均走在世界前列。欧洲RFID标准追随美国主导的EPCglobal标准。在封闭系统应用方面,欧洲与美国基本处在同一阶段。日本虽然已经提出UID标准,但主要得到的是本国厂商的支持,如要成为国际标准还有很长的路要走。RFID在韩国的重要性得到了加强,政府给予了高度重视,但至今韩国在RFID的标准上仍模糊不清。目前,美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非等国家均有较为成熟且先进的RFID产品。

  从全球产业格局来看,目前RFID产业主要集中在RFID技术应用比较成熟的欧美市场。飞利浦、西门子、ST、TI等半导体厂商基本垄断了 RFID芯片市场;IBM、HP、微软、SAP、Sybase、Sun等国际巨头抢占了RFID中间件、系统集成研究的有利位置;Alien、 Intermec、Symbol、Transcore、Matrics、Impinj等公司则提供RFID标签、天线、读写器等产品及设备。

  美国

  在产业方面,TI、Intel等美国集成电路厂商目前都在RFID领域投入巨资进行芯片开发。Symbol等已经研发出同时可以阅读条形码和RFID的扫描器。IBM、Microsoft和HP等也在积极开发相应的软件及系统来支持RFID的应用。目前美国的交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟踪等领域已经开始逐步应用RFID技术。在物流方面,美国已有100多家企业承诺支持RFID应用,这其中包括:零售商沃尔玛;制造商吉列、强生、宝洁;物流行业的联合包裹服务公司以及政府方面国防部的物流应用。

  另外,值得注意的是美国政府是RFID应用的积极推动者。按照美国防部的合同规定,2004年10月1日或者2005年1月1日以后,所有军需物资都要使用RFID标签;美国食品及药物管理局(FDA)建议制药商从2006年起利用RFID跟踪最常造假的药品;美国社会福利局(SSA)于2005年年初正式使用RFID技术追踪SSA各种表格和手册。

  欧洲

  在产业方面,欧洲的Philips、STMicroelectronics在积极开发廉价RFID芯片;Checkpoint在开发支持多系统的RFID识别系统;诺基亚在开发能够基于RFID的移动电话购物系统;SAP则在积极开发支持RFID的企业应用管理软件。在应用方面,欧洲在诸如交通、身份识别、生产线自动化控制、物资跟踪等封闭系统与美国基本处在同一阶段。目前,欧洲许多大型企业都纷纷进行RFID的应用实验。例如,英国的零售企业Tesco最早于2003年9月结束了第一阶段试验。试验由该公司的物流中心和英国的两家商店进行,试验是对物流中心和两家商店之间的包装盒及货盘的流通路径进行追踪,使用的915MHz频带。

  日本

  日本是一个制造业强国,它在电子标签研究领域起步较早,政府也将RFID作为一项关键的技术来发展。MPHPT在2004年3月发布了针对RFID的“关于在传感网络时代运用先进的RFID技术的最终研究草案报告”,报告称MPHPT将继续支持测试在UHF频段的被动及主动的电子标签技术,并在此基础上进一步讨论管制的问题;2004年7月,日本经济产业省METI选择了七大产业做RFID的应用试验,包括消费电子、书籍、服装、音乐CD、建筑机械、制药和物流。从近来日本RFID领域的动态来看,与行业应用相结合的基于RFID技术的产品和解决方案开始集中出现,这为2005年RFID在日本应用的推广,特别是在物流等非制造领域,奠定了坚实的基础。

  韩国

  韩国主要通过国家的发展计划,再联合企业的力量来推动RFID的发展,即主要是由产业资源部和情报通信部来推动RFID的发展计划。特别值得注意的是在2004年3月韩国提出IT839计划以来,RFID重要性得到了进一步的加强。虽然目前韩国在RFID的开发和应用领域乏善可陈,但值得引起关注的是在韩国政府的高度重视下,韩国关于RFID的技术开发和应用试验正在加速展开。同日本类似,韩国也出现了将RFID引入开放系统的趋势。2005年3月,韩国政府将耗资7.84亿美元在仁川新建技术中心,主要从事电子标签技术包括RFID研发以及生产,以帮助韩国企业快速确立在全球RFID市场的主流地位。该中心的建设将在2007年前完成,RFID标签和传感器将在2008年批量出货。

  三、我国RFID产业发展情况

  相较于欧美等发达国家或地区,我国在RFID产业上的发展还较为落后。目前,我国RFID企业总数虽然超过100家,但是缺乏关键核心技术,特别是在超高频RFID方面。从包括芯片、天线、标签和读写器等硬件产品来看,低高频RFID技术门槛较低,国内发展较早,技术较为成熟,产品应用广泛,目前处于完全竞争状况;超高频RFID技术门槛较高,国内发展较晚,技术相对欠缺,从事超高频RFID产品生产的企业很少,更缺少具有自主知识产权的创新型企业。

  从产业链上看,RFID的产业链主要由芯片设计、标签封装、读写设备的设计和制造、系统集成、中间件、应用软件等环节组成。目前我国还未形成成熟的RFID产业链,产品的核心技术基本还掌握在国外公司的手里,尤其是芯片、中间件等方面。中低、高频标签封装技术在国内已经基本成熟,但是只有极少数企业已经具备了超高频读写器设计制造能力。国内企业基本具有RFID天线的设计和研发能力,但还不具备应用于金属材料、液体环境上的可靠性RFID标签天线设计能力。系统集成是发展相对较快的环节,而中间件及后台软件部分还比较弱。

  芯片设计

  RFID芯片在RFID的产品链中占据着举足轻重的位置,其成本占到整个标签的三分之一左右。对于广泛用于各种智能卡的低频和高频频段的芯片而言,以复旦微电子、上海华虹、大唐微电子、清华同方等为代表的中国集成电路厂商已经攻克了相关技术,打破了国外厂商的统治地位。但在UHF频段,RFID 芯片设计面临巨大困难:(1)苛刻的功耗限制;(2)片上天线技术;(3)后续封装问题;(4)与天线的适配技术。目前,国内UHF频段RFID芯片市场几乎被国外企业垄断。

  标签封装

  目前国内企业已经熟练掌握了低频标签的封装技术,高频标签的封装技术也在不断地完善。出现了一些封装能力很强,尤其是各种智能卡封装能力强的企业,例如深圳华阳、中山达华、上海申博等等。但是国内欠缺封装超高频、微波标签的能力,当然这部分产品在我国的应用还很少,相关的最终标准也没有出台。我国的标签封装企业大多是做标签的纯封装,没有制作Inlay的能力。提高生产工艺,提供防水、抗金属的柔性标签是我国RFID标签封装企业面临的问题。

  读写设备的设计和制造

  国内低频读写器生产加工技术非常完善,生产经营的企业很多且实力相当。高频读写器国内的生产加工技术基本成熟,但还没有形成强势品牌,企业实力差不多,只是注重的应用方向不同。例如面对消费领域(校园一卡通等)的企业中哈尔滨新中新,沈阳宝石、北京迪科创新等有一定的影响力。国内只有如深圳远望谷,江苏瑞福等少数几家企业具有设计、制造超高频读写器的能力。

  系统集成

  目前,RFID市场还是处于前期宣传预热阶段,项目机会在逐步增加,但是大部分还是处于前期的洽谈阶段,真正实施的项目并不多,还未出现真正的大规模有影响力的应用项目。因此中国市场的RFID系统集成商还是处于前期的市场宣传和投入阶段,真正能够借助RFID盈利的集成商很少。国内市场上集成商可以分为两类:国外大厂商例如IBM、HP等他们通过与国内集成商和硬件厂商合作,专攻大型的集成项目。国内较有影响力的集成商有维深、励格、富天达、实华开、倍思得等。后者做的大规模有影响力的集成项目不是很多,基本都是中小型的闭环应用。

  RFID中间件

  RFID中间件又称RFID管理软件,它屏蔽了RFID设备的多样性和复杂性,能够为后台业务系统提供强大的支撑,从而驱动更广泛、更丰富的 RFID应用。当前我国的RFID中间件市场还不成熟,应用较少而且缺乏深层次上的功能。市场上比较有影响力的中间件企业有SAP、Manhattan Associatesz、Oracle、OAT Systems等。

  标准发展

  中国在RFID技术与应用的标准化研究工作上已有一定基础,目前经从多个方面开展了相关标准的研究制定工作。制定了《中国射频识别技术政策白皮书》、《建设事业IC卡应用技术》等应用标准,并且得到了广泛的应用;在频率规划方面,已经做了大量的试验;在技术标准方面,依据ISO/IEC 15693系列标准已经基本完成国家标准的起草工作,参照ISO/IEC 18000系列标准制定国家标准的工作已列入国家标准制订计划。此外,中国RFID标准体系框架的研究工作也基本完成。