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RFID到底在哪裡?
踏破鐵鞋無覓處

【作者: 王岫晨】   2005年08月05日 星期五

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RFID可取代傳統商品條碼、加快結帳速度、方便醫藥管理、加速旅行通關、便利製造業運籌管理…。這些RFID帶來的便利性任何一個消費者都可以朗朗上口,但是人們也不禁要問:RFID到底在哪裡?


其實,越是要讓日常生活更加便利的技術,往往越是讓人看不見、摸不著。本文將從幾項更接近生活的RFID技術出發,除了介紹其如何將便利性與安全性帶至人們的生活,分析其尚待改進的缺點之外,並幫讀者找出這些RFID到底「藏」在哪裡。


UHF-RFID發展新契機

由於不同的國家有不同的頻段,晶片設計也必須涵蓋較寬的頻段以及更好的性能表現。TI從1991年開始發展出低、高及超高頻段的技術,因此解決方案相當完整,這些技術符合了ISO1593、ISO14443及ISO18000-3等標準。


TI大中國區傳感器與無線射頻銷售經理顧雷表示,TI從1999年起開始發展UHF(超高頻段)產品,涵蓋的頻段為860~960MHz。因此,TI能有效因應客戶在不同的頻點所衍生出的不同需求而提供系統整合。UHF(超高頻段)是RFID發展的一個新商機,因為其速度更快,未來會更傾向供應鍊、物流的應用。而UHF的出現也讓RFID應用範圍擴大,因為UHF(860~960MHz)的傳輸距離最遠可在5公尺之外,通訊品質和價格都佔了優勢。但UHF無法完全取代HF,所以在應用方面會有所區隔。


RFID就在車子裡

TI的RFID應用主要有2大方向:首先是在車用市場。又分為兩大主流。一是汽車晶片防盜,亦即將RFID晶片內置於鑰匙裡,目前在中國市場正逐漸興起;二是識別功能,只要把鑰匙放在口袋,車子本身會辨識司機。目前Lexus的05年車款,還有Nissan在中國的車系都有安裝這種功能。


RFID就在金融卡裡

其次是物流管理,包括醫療、藥品管理及信用卡付費,還有防偽管理。北美、歐洲重視醫藥RFID的規範;美國運通卡則從去年開始和TI合作,使用TI的解決方案管理信用卡的安全機制(主要是採用ISO14443的規範加密);而中國大陸和香港則會著重產品本身的防偽能力。TI不論在UHF及EPC Global標準都投入研發已久,因此可以預期未來在物流或供應鍊管理方面將會有不錯的成長。


顧雷指出,為了提供RFID應用的更高安全性及便利性,目前在信用卡的部份,TI採用了ISO14443國際標準規範的加密算法,如美國運通卡就已經開始和TI合作。TI提供的解決方案,可以妥善保護卡片主人的資料,協助系統架構高加密程度的加密系統。


《圖一 飛利浦半導體智慧型識別產品資深業務工程師黃詩彥》
《圖一 飛利浦半導體智慧型識別產品資深業務工程師黃詩彥》

UHF將是TI發展重心

RFID不是萬能的,不能解決所有的需求,因此TI會專注於大陸車用市場,及防偽與物流管理的應用。不過,TI的解決方案涵蓋大部份國家的頻段,可應用的地域範圍廣泛,這是TI在發展RFID所具備之優勢所在。


就專業數據分析,RFID未來的成長點會在三至五年內,在2008到2010年會有比較大的市場應用。TI也將花費一~二年的時間做市場應用及行銷推廣。


TI未來在RFID的發展方向上,將會建構一個完整的行銷團隊來推廣RFID,除了配合現有產品的規劃,還會增加人力在EPC UHF的銷售及服務,包括銷售、市場及工程師,增設台灣工程師,及大陸的工程師與銷售人員,以提供技術支援及客戶的服務管理。TI也會將重點放在UHF。


TI也將尋求更多的合作夥伴,如系統商及軟體供應商等做協助推廣的工作。


就TI在未來RFID晶片解決方案的擴展計畫來看,TI了解,必須要有市場需求、用戶需求,才能驅動更多的應用。所以TI會去發掘市場的需求,甚至為市場創造需求。因此,TI會做好RFID基礎建設,建立更多合作夥伴關係,發展銷售之道。從晶片、tag一直到參考設計及讀取機參考設計,TI都會提供客戶最完整的服務。


就RFID相關產業的市場規模而言,舉例來說,TI提供快速且低成本的RFID解決方案,到目前為止已經有超過1億6000萬顆的感應器在市場被使用,應用遍及畜牧、車輛安全防盜、後勤管理、無線感應付費、消費忠誠度管理及資產管理等領域,而且市場佔有率也相當高,在畜牧業佔了80%的出貨量,在汽車業佔了50%的出貨量。


《圖二 日晶科技營運處協理蘇俊明》
《圖二 日晶科技營運處協理蘇俊明》

HF-消費生活新體驗

談到RFID的便利性應用,就不能不提到飛利浦。特別是消費者希望更簡化與環境的互動方式,只要攜帶輕便的裝置出門,就能一路暢行無阻。而飛利浦也周到地設計多款應用產品,讓消費者輕鬆攜帶,安心使用。


飛利浦半導體智慧型識別產品資深業務工程師黃詩彥指出,飛利浦在RFID產品發展上的四個主力產品分別為125KHz、13.56MHz、UHF與2.45GHz等四個頻段,包括125KHz的HITAG、13.65MHz的I-CODE/MIFARE/NFC,以及從UHF至2.45GHz的UCODE HSL。


RFID就在悠遊卡裡

包括美國太空總署的門禁卡、八達嶺長城的電子票務系統,與大家每天出門必備的台北市捷運悠遊卡都是採用MIFARE晶片。飛利浦的MIFARE晶片頻率為13.56Mhz,與ISO 14443 A感應式智慧卡及讀卡機國際標準完全相容,因此作為純感應式雙介面智慧卡和讀卡機設備的晶片解決方案實至名歸。目前飛利浦的MIFARE擁有80%的全球市佔率,涵蓋低階到高階應用,適合用於各種研發方案,例如交通應用、活動票務,及對安全度要求很高的應用,例如政府電子化作業、銀行金融業與安全門禁管制等。


RFID就在手機裡

《圖三 RFID使用於物流管理》
《圖三 RFID使用於物流管理》

目前,飛利浦是國內經濟部通訊產業發展推動小組推動的「近端行動交易服務計畫聯盟」成員之一。此聯盟主要是藉由整合此業界中包括晶片、電子產品製造商、交通運輸、金融機構與電信業者的產品或服務,來推動非接觸式傳輸與電子行動付款(e-payment)服務。在此計畫中,台北智慧卡票證股份有限公司負責建構台灣非接觸式傳輸的基礎建設,而飛利浦以近距離無線通信NFC(Near Field Communication)技術,在單晶片解決方案內整合非接觸式讀取機、非接觸式智慧卡以及點對點傳輸功能,擔任聯盟內技術支援的角色。


黃詩彥指出,NFC技術結合了感應式識別和互聯技術,在單一晶片上整合感應式讀卡器、感應式卡片和點對點功能,使用13.56MHz頻率,操作距離為1至數公分。NFC是一個開放式平台,可進行快速的無線網路自動安裝,同時可作為行動通訊、藍芽或無線802.11等現有設備之虛擬連接器。除了符合ISO 18092、ISO 21481、ECMA(340、352和356)與ETSI TS 102 190等標準,並相容於以ISO 14443A為基礎之感應式智慧卡架構,如MIFARE技術。


NFC技術能透過連結任兩部設備,安全便利地交換資訊或存取內容和服務結合感應式識別以及互連技術,做到個人電子設備間的短距離通訊。比起WLAN需要網路搜尋時間,NFC以立即感應的方式將更有效率,而且NFC不必透過網際網路傳輸,因此安全性問題將可大大減低。未來可攜式裝置可同時內建WLAN與NFC以達功能上的互補。然而,NFC技術要普及,除了使用者的可攜式裝置之外,大眾運輸系統與便利商店等都需普遍設置感應器,否則消費者帶著NFC裝置出門將無用武之地。


NFC技術現已應用於手機上,不久之後,手機就是一個結合售票機、門禁卡、交通卡、現金信用卡和電子商務卡等功能於一機的便利裝置。使用者只要透過手機,便可輕鬆搭乘大眾運輸系統、進行交易、進出門禁管制或者儲存數位認證資訊。


RFID就在護照裡

另外,值得一提的是,因應安全考量,德國政府選擇飛利浦的非接觸式智慧卡晶片使用於智慧型護照上。此種智慧卡晶片獲得德國資訊安全聯邦辦公室(German Federal Office for Information Security)的Common Criteria EAL5+認證,並符合國際民航組織(International Civil Aviation Organization;ICAO)所訂定的智慧型護照要求。該晶片採用低電壓通訊商議技術(handshaking technology),能符合ISO/IEC14443標準之電力規範,並具備72Kbyte EEPROM記憶體。這些特性讓這款智慧卡晶片在護照使用的安全性上更加提升,並擁有更長的資料保存時間。


《圖四 RFID使用於供貨鍊管理》
《圖四 RFID使用於供貨鍊管理》

2.45GHz-輕薄短小的微波技術

日晶科技為日立(Hitachi)μ-Chip技術之海外技術授權廠商。日晶科技營運處協理蘇俊明指出,日晶以2.45GHz頻段之μ-Chip技術製造RFID讀取設備,全球現今有能力發展HF以上頻段技術之廠商不多,其原因是HF以上頻段研發人才缺乏,且開發所需之經費高,因此日晶為全球少數具備此種2.45GHz微波技術之廠商。


μ-chip是一種操作於2.45GHz頻段之RF晶片,2.45GHz之頻率優點為體積小,且價格便宜。以此頻段所開發出來的晶片,皆具備輕薄短小之優點,其CMOS製程可在一片8吋晶圓上切出20萬片μ-chip,因此可將RFID Tag最小化,以方便貼附於商品上,供物流辨識之應用。


μ-chip是唯讀(read only)晶片,每一片晶片都具有其單一性之ID code inside,因此很難被仿造,對於安全性之應用非常重要,非常適合用於防偽及追蹤等用途。另外,也因為這種微波特性可將Tag體積最小化,因此其價格比起其他RFID晶片也較為便宜。Tag在系統中扮演了資料辨識、儲存與追蹤等角色。因此如果Tag之價格與體積減少,對往後RFID之發展將有決定性的影響。


RFID無所不在(ubiquitous)

μ-chip的應用可說是不勝枚舉。除了零售、物流商品的管理、鈔票防偽、醫療與回收管理之外,在商標上使用μ-chip可確保商標的信賴度,防止商標遭偽造以提高商品價值,如此消費者可以買得安心、用得有保障。在耗材的管理上,μ-chip能用以認證正廠耗材,或在商品中內建μ-chip讀取器來判定耗材來源,如此可保障消費者降低因使用非正廠耗材所造成的財產損失。而在有價票券的防偽應用上,透過使用含有μ-chip的紙張(μ-paper),便可確保票券是否為偽造,而且不論何時何地都可安全地以此種紙張列印有價票券。這種μ-Paper還可使用於公共事務上,民眾可不受時間與地點限制,透過終端機申請證明文件。另外,2005年在日本愛知縣所舉辦的國際博覽會,其門票系統也是採用μ-chip,以方便參觀者進場。


《圖五 可自動辨識司機的汽車鑰匙》
《圖五 可自動辨識司機的汽車鑰匙》

RFID就在你身邊?

RFID普及與否,主要影響的三個要件分別為辨識率高低、隱私權與安全性爭議的解決,以及控制成本。目前RFID的辨識率約在70~80%上下,將來可透過改善貨物掃瞄或擺放以提高辨識率。至於隱私權及安全性爭議,可利用軟體消除RFID上紀錄的資料等方法解決。而晶片成本問題,則牽涉到半導體製程與內建之記憶體大小,成本越高,則越不利物流業者之應用。


其實不可諱言的,目前RFID在晶片技術、設計及應用上仍遭遇些許挑戰。如讀取效率、速度、防衝撞的技術以及晶片在性能和成本的比率。另外,金屬干擾也是另一個問題,因為它一定會影響RFID tag的性能表現。但這不能單靠晶片解決問題,也仰賴系統的設計來克服。目前TI在設計上避免金屬干擾的作法主要是在材料及設計方法做配合,至於tag的設計則不會用太複雜的材料。但是這些作法都需考量成本的控制。


目前RFID針對不同應用都有特定頻段,而其不同頻段也存在著不同標準,這些技術的相異性讓RFID的發展面臨極大問題,因此儘管各家廠商無不引頸期盼RFID市場可以快速成長,但以現在的情況看來,此一市場的成長速度將不如預期之快。且RFID之主要供應商還是以國外大廠為主,台灣廠商之技術能力較為不足,多還徘徊在LF與HF之讀取設備開發上,未來還有很大的發展空間。而日晶則是與系統整合廠商(SI)密切合作,例如台灣的大同、宏碁與精業等廠商。


結語

RFID未來的發展將會更貼近人類生活的需求,並發揮更多的市場應用。目前最熱門的領域當屬供應鍊及物流管理應用。僅管市場需要一到二年時間來進行推廣,但是未來三到五年內RFID應用將會有快速的成長,因此,其發展前景相當令人期待。


在發崛市場及需求的同時,有關ISO規範/EPC Global規範,應該要統一標準,才能大幅促進RFID更快速地發展。而就台灣RFID應用市場的發展來看,台灣的優勢在於擁有多年大規模生產、系統研發及物流的應用,並且台灣研發經驗豐富,尤其在系統研發上。以汽車防盜為例,主要是由台灣研發單位協助發展。所以台灣未來會有更多系統開發、封裝tag的發展機會,在設計及生產上都將位居領先。


延 伸 閱 讀
目前圖書館的紙本資料除以光學條碼(optical barcode),作為每一本書的辨識碼之外,為安全理由,還需加貼磁條,以防圖書未經許可被攜出。應用RFID技術,以RFID TAG取代條碼及磁條,借還書免除消磁及上磁的工作。相關介紹請見「RFID 智慧型館藏管理系統 」一文。
2004年10月20日,正在中國進行工作訪問的國際物品編碼協會首席執行官米蓋爾·羅佩拉和全球產品電子代碼中心主席克裏斯·艾德庫克在中國物品編碼中心舉行的媒體見面會上,澄清了電子標籤應用於流通領域後,條碼將很快被電子標籤取代的錯誤說法。你可在「 電子標籤是否會取代商品條碼」一文中得到進一步的介紹。
RFID(射頻識別)是一種自動無線識別和數據獲取技術,已經在很多領域得到廣泛應用。 本文介紹了主流的RFID技術的性能特點,並分析了未來該技術的應用趨勢和技術發展趨勢。在「RFID技術應用及其發展趨勢分析 」一文為你做了相關的評析。
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NFC論壇網站

TI網站

日晶科技網站

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