1 RFID 概介

　　射頻識別(RFID)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。RFID 技術的覆蓋范圍廣闊，許多正在應用中的自動識別技術雖然都可以歸于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(UID)。

　　電子標簽按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。

　　電子標簽按存儲器類型還可以分為只讀電子標簽、可讀可寫電子標簽兩種類型。存儲器的大小、可以從1 6比特一直到512K字節。

　　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，不同的國家和地區對頻率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產品可能被禁止使用。

　　一般而言，工作頻率在1 00MHZ以下的 RFID 系統是通過線圈之間的磁場耦合方式工作，產品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，產品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 系統的優缺點。

　　RFID 系統可廣泛應用于工業制造、商業供應鏈管理、公共交通管理、商品防偽、身份識別以及安全和軍事等眾多領域。因為這些應用的環境和要求各不相同，很難找到一種適合所有應用的 RFID 產品，目前有多種不同類型的 RFID 產品正逐步得到應用。一般而言，選擇合適的電子標簽需根據應用至少確定以下幾個問題：多遠的工作距離?多快的通訊速度?多少個標簽要能同時被處理?標簽的成本是多少?對標簽的工作環境和所附著物品的材料的要求是什么?標簽的識別率是多少?

　　2 國內外RFID產業的現狀

　　RFID 技術的發展建立在整個 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。RFID 產業鏈主要由以下幾個部分組成：標準的制定、芯片設計、標簽封裝、識別系統的設計和制造、系統集成和管理軟件、廣泛的應用開發。以下將從這幾個方面介紹國內外 RFID 產業鏈的現狀。

　　2．1標準的制定

　　RFID 技術領先的國家和地區都在積極地制定自己的標準。目前，ISO／IEC 1 8000、美國EPC Global、日本泛在中心(Ubiquitous ID)的三個主要標準正在制定中。這三個標準相互之間并不兼容，主要差別在通訊方式、防沖突協議和數據格式這三個方面，在技術上差距其實并不大。這三個標準都按照 RFID 的工作頻率分為多個部分。在這些頻段中，以13．56MHz頻段的產品最為成熟，處于860～960MHz內的UHF頻段的產品因為工作距離遠且最可能成為全球通用的頻段而最受重視，發展最快。

　　ISO／IEC 1 8000標準是最早開始制定的關于 RFID 的國際標準，按頻段被劃分為7個部分。目前支持ISO／IEC1 8000標準的RFID產品最多，相對的也最成熟。美國EPC Global 是由 UCC 和 EAN 兩大組織聯合成立、吸收了麻省理工 Auto ID 中心的研究成果后推出的系列標準草案。EPC Global 最重視 UHF 頻段的RFID產品，極力推廣基于EPC編碼標準的FIFID產品。目前，EPCGlobal 標準的推廣和發展十分迅速，許多大公司如沃爾瑪等都是 EPC 標準的支持者。

　　日本的泛在中心(Ubiquitous ID)一直致力于本國標準的RFID產品開發和推廣，拒絕采用美國的 EPC 編碼標準。與美國大力發展 UHF 頻段 RFID 不同的是， 日本對2．4GHz微波頻段的RFID似乎更加青睞，目前日本已經開始了許多2．4GHz RFID產品的實驗和推廣工作。但是，迫于和美國 UHF 頻段 RFID 產品互通的壓力，日本也開始考慮和 EPC 標準兼容的問題。 

　　我國有關政府部門已經充分認識到 RFID 產業的重要性，在2004年初正式成立了電子標簽國家標準工作組，其目的就是制定中國自己的 RFID標準，推動中國自己的 RFID 產業。目前，我國的RFID標準正在緊鑼密鼓的制定當中。

　　2．2芯片設計

　　RFID技術是從1 25kHz、13．56MHz等頻段開始發展成熟再走向UHF頻段和更高頻段的。因此，在1 25kHz、13．56MHz這兩個頻段的RFID芯片種類多、技術成熟且價格低廉。其中，13．56MHz的ISO／IEC 1 5693標準的產品是近距離RFID產品的主流， 國外公司如Ti、Philips、Atmel、EM等提供的產品占了大部分市場。

　　目前加人到 UHF 頻段 RFID 芯片設計的國外芯片公司越來越多，比較知名的如Ti、Philips、Intermac、Alien、Matrics、SGS、EM等。這些公司都已經或即將推出 UHF 頻段的RFID產品。在2．4GHz頻段， 日本的大公司如日立、松下等已推出了相關的產品，并已開始進行較大規模的應用試驗。

　　隨著技術的發展，芯片的價格越來越低。但是目前大約在1 0個美分左右的批量價格仍然偏高，無法達到大規模推廣 RFID 產品的至少小于5美分的價格要求。

　　目前國內的芯片公司已經完全掌握了125 kHz和13．56MHz這兩個頻段的RFID芯片設計技術 在國內的 IC 卡市場，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，國內公司也已經開始了研發工作，相信在2004年底或2005年初， 國內完全自主知識產權的 UHF 或更高頻段 RFID 產品將會面世。

　　可以說，在 RFID 芯片設計水平上國內芯片公司的起步雖晚，但差距并不大。國內公司完全有機會趕上甚至超過國外芯片公司的技術水平。

　　2．3標簽封裝

　　標簽的封裝包括芯片的裝配和天線制作兩個方面。目前的封裝技術面臨著很多的挑戰。首先，RFID 芯片的面積越來越小，大多數 RFID 芯片的面積小于0．5平方毫米，如何把這／厶小的芯片可靠的裝配到標簽上是一個需要解決的技術問題；其次，如何大幅度的提高封裝的速度、降低封裝的成本也是一個關鍵的問題；再者，鑒于 RFID 產品應用的多樣性，對標簽的大小、形狀、材質、印刷以及標簽上天線的設計要求也是多樣的，因此，如何使封裝技術適應多種需求也是不小的難題。可以說，標簽的封裝技術是目前影響到 RFID 產業發展的最大瓶頸。

　　在國外，目前已出現了多種新的封裝技術，如把芯片做成特殊形狀通過液體流動或震動完成芯片自動裝配；通過多個芯片并行操作提高封裝速度、降低成本等方法。雖然這些技術仍在開發中還未成熟，但有理由相信在不久的將來，封裝技術將會取得突破，這個影響RFID標簽成本的最大問題將會逐步解決。

　　在國內，已經有了比較成熟的卡片形式的封裝技術，信息技術與標準化但是在其他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。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，從而在未來的 RFID 封裝競爭中占得先機。

　　2．4識別系統(讀卡機具)設計

　　同芯片一樣，1 25kHz的低頻段和1 3．56MHz的高頻段的讀卡機系統相對比較成熟，產品種類也較多。但在用1 3．56MHz頻率的 RFID 作大于0．5米遠距離操作時，因為此頻段 RFID 工作原理的局限性，需要制作很大的天線，而且調試比較困難，因此在遠距離的 RFID 中，1 3．56MHZ的讀卡機的制作和調試仍是一個難點。

　　在 UHF 和更高的頻段，讀卡機的研發工作正在快速進行中，支持各種標準的讀卡設備不斷涌現。但是由于尚處于發展的初期，還存在一些如識別率、相互干擾、小型化等問題。

　　在國外，為了支持多種規格的產品，讀卡機正在向小型化、多協議、多頻段的方向發展。在國內，許多公司已經掌握了讀卡機的核心技術，在技術水平上和國外的差距不大。

　　2．5系統集成和數據管理軟件平臺

　　系統集成和后臺的數據處理平臺也是關系到 RFID 能否順利推廣的關鍵環節。只有把 RFID 系統和用戶的實際系統和需求結合起來，并通過數據管理軟件進行處理和分析由 RFID 系統產生的大量的數據，才能提供對用戶真正有用的信息，讓用戶體會到應用 RFID 帶來的好處。

　　在國外，許多大應用系統開發商如 Sun、SAP、Oracle、IBM、Microsoft 等公司已經看到這個問題或商機，紛紛開始在其產品中集成RFID技術以滿足未來這方面的巨大需求。許多大型的實驗項目如麥德隆的未來商店、吉列的智能貨架等都在這些大軟件公司的幫助下積極的進行中。

　　在國內，系統集成商有一定的大型系統集成能力，但主要使用的還是國外的產品。國內的ERP軟件開發商也開始進行了RFID軟件模塊的開發，并準備進行大型的實驗。但是在系統集成和軟件開發這兩個方面，國內和國外的差距還是相當大的。

　　2．6 應用開發

　　在國外，低頻和高頻的 RFID 已經在畜牧業、交通、門禁、制造、物品管理等方面得到廣泛的應用。現在，人們越來越多的開始嘗試應用 UHF頻段的遠距離 RFID 產品。其中以零售巨頭 WaI-Mart 和美國國防部的 RFID 的應用計劃最為引人注目。可以想見，這兩個大集團的強勢介八將大大推動 RFID 的發展。

　　在國內一些領域如鐵路、海關、電子證書等已經有成功的 RFID 應用。而更多的領域如藥品管理、制造業、物流管理等 RFID 技術的典型應用領域正積極準備嘗試。但到目前為止， 國內應用的 RFID 產品大多為國外生產，且產品類型涵蓋各種標準和頻段，十分混亂，這將給今后國內統一的流通帶來很大障礙。與國外相比， 國內 RFID 應用的范圍和水平差距也較大，許多應用還處于試驗階段，對使用 RFID 技術帶來的好處還體會不深。

　　3 RFID 產業的發展分析

　　3．1 制約 RFID 產業發展的因素

　　盡管 RFID 技術在諸多領域都具有良好的應用前景，并且已逐漸在一些領域廣泛應用，但還是有許多因素在制約著 RFID 技術的快速發展：

　　● 標準 標準的不兼容特別是工作頻率和 UID 編碼的標準不兼容是制約 RFID 發展的首要因素。如果各國廠家推出的 RFID 產品互不兼容，那么對當前經濟全球化背景下的物品流通將是十分不利的。

　　● 價格 目前 RFID 系統特別是電子標簽的價格還是比較高的，還需要幾年的時間才能讓電子標簽的成本降到5美分以下。

　　● 隱私保護 在西方國家，RFID 最大的問題是 RFID 技術可能對個人隱私權的侵犯，這使得許多人和組織竭力反對RFID的普遍應用。

　　● 數據處理能力 如果企業缺乏強大的數據處理和分析能力，可能會被大量的數據淹沒而得不到 RFID 技術帶來的好處。

　　● 安全問題 當前廣泛使用的 RFID 系統缺乏可靠安全機制，如果在電子標簽中存放敏感的信息而被非法竊取并使用的話，可能會帶來無法估量的損失。

　　3．2 RFID 產業的發展趨勢

　　各大標準的制定將大大加快 RFID 的發展，同時由于標準的問題涉及到各個國家自身的利益和安全，故各大標準之爭如日本和美國間對抗將會繼續，而且會因為中國等更多國家加八標準制定的行列而變得復雜和激烈。但在全球化的背景下，各大標準不可能一直保持對抗局面，最終在利益的平衡下，各個主要的標準將會相互靠近，最終達到兼容和互通。

　　特別要指出的是，在標準的競爭和合作中，市場大小而非技術高低是爭奪話語權主要的資本。這意味著中國將在未來的 RFID 標準戰中成為一個主要的角色。在芯片設計上，新一代芯片的推出速度將加快，產品的數量將增多。大公司的芯片憑借其系統解決方案的整體優勢將取得暫時的領先。RFID 芯片將繼續向更小、更便宜、可讀可寫、功能更強大的方向發展，而不會成為阻礙未來 RFID 發展的主要問題。關于RFID的隱私和安全問題，可以通過讓芯片自動失效或者使用可靠的加密方法來保護個人隱私和信息安全。

　　在標簽的封裝上，隨著封裝技術越來越成為 RFID 發展的瓶頸，更多的大公司將致力于封裝技術的發展。一些新的封裝技術將會成熟并大大降低目前 RFID 的成本和易用性。RFID 封裝業將和印刷、打印業結合，形成產品的 RFID 編碼和條形碼結合的過渡階段。可以說，封裝技術的發展速度在未來相當長的時間內將決定 RFID 技術發展的速度。

　　在 RFID 的應用上，在未來2到4年的時間里，RFID 的發展將不會太快，不會出現像樂觀的分析家所描述的那樣，RFID 產品普遍用于各個行業和所有的物體。但是，隨著 RFID 關鍵技術問題如成本和處理系統的解決和RFID應用的深人，RFID 帶來的好處將會逐步顯現出來。預計在未來5到10年內，RFID 會有一個爆炸性的發展并將和現代通訊、現代管理技術相互結合而掀起一個長期和深人的新技術革命。

　　4 發展中國自己的RFID產業鏈

　　RFID 技術將在不遠的將來引起生產和生活方式的全新革命，在國外積極發展和應用 RFID 技術的情勢下，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。現在正處于RFID技術發展的初期階段，目前中國在 RFID 技術上已有一定的技術和市場基礎，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。另外，發展中國自己的 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、被動的局面，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，未來信息技術與標 茬化 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人限制，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。當然，在一般的領域完全可以開放和鼓勵競爭，讓所有的國外和國內的廠商在平等的條件下開放競爭，通過市場競爭、優勝劣汰以盡快提高國內產業的競爭力和應用水平。

　　● 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。

　　(文/復旦大學專用集成電路與系統國家重點實驗室 馬慶容 張綱 俞軍)