RFID應用與市場概觀

拓樸產業研究所資訊通訊研究中心主任柯維華

《圖一　拓樸產業研究所資訊通訊研究中心主任柯維華》

RFID（Radio Frequency Identification；無線射頻辨識）的市場應用到底有多廣泛？在日常生活的食、衣、住、行之中，大概都有她可以切入的地方，無怪乎在這個技術出現市場不久，就引起各界的高度矚目，拓樸產業研究所資訊通訊研究中心主任柯維華針對RFID的技術標準、市場應用與規模、產業現況廣泛介紹。

RFID有幾個特性，首先他是一種非接觸的系統，可以監控與追蹤物品或個人；而在廣泛的應用之下，該技術提供單一的認證；再者，RFID的標籤很微小，不會改變搭在產品的外觀，而且價格便宜；最後，該技術應用無線通訊技術，幫助系統的設計。一個完整的RFID系統包括標籤（Tag）、射頻天線（RF Antenna）、讀取設備（Reader）、網路與工作站組成。

在RFID的技術標準部分，柯維華說明，RFID系統的標籤，目前有幾個標準分別是Class 0、Class 1、Class 2、Class 3、Class 4，Class 0是簡單、被動式與僅在製造廠中規制之唯讀標籤，Matrics在2003年2月已開始提供該類標籤；Class 1也屬於簡單、被動式，但可供一次輸入，內建非揮發性記憶體的唯讀標籤，Alien Technology去年3月也已開始提供該類標籤；Class 2是內建可讀寫記憶體的被動式標籤；Class 3屬於準被動式（Semi-passive）標籤，除可記憶資料外，還內建電池，可以增加讀取距離；Class 4除了被動式標籤的特點之外，或許也具備與其他標籤或儀器溝通的主動式（Active）標籤，不過Class 2與Class 3規格尚未完成晶片的設計與相關規範，Class 4則是還停留在規格討論階段。

由於RFID使用的是無線射頻技術，所以便需要透過標準制定組織討論無線電頻譜的分配與使用，目前頻譜的分配透過ISO18000（國際標準組織）來規範，包括135KHz、13.56MHz、2.45GHz等頻段都已經通過最後委員會草案，860～930MHz、433.92MHz等也已通過委員會草案，而5.8GHz頻段應用的計劃書則已遭否決，不會成為國際標準。

RFID標籤的價格與應用有著很大的關係，而價格與市場規模也息息相關，代表的就是市場的發展曲線，柯維華表示，軍事、生物科技、醫療等需要主動式系統的應用，標籤的價格在5美元以上，運輸、倉儲、包裝、文件等被動式標籤在10美分～1美元左右，以上屬於商業化的應用；而消費性的應用包括零售應用的標籤在5～10美分左右，醫藥、各種票（車票、郵票、入場券等）、貨幣的應用標籤則在5美分以下。

在市場規模部分，價格1美元的標籤市場規模在數百萬個左右，0.1美元的標籤市場規模會有10億個上下，0.01美元或更便宜的標籤則可以有數百萬億的市場規模。不過，柯維華強調，目前這個產業還屬於剛起步的狀態，要到2008～2009年市場規模才會出現大幅度的成長，在整個系統創造營收方面，包括標籤、讀取設備、軟體與服務，還是以標籤所佔的比重最高。

未來RFID的發展，除了技術規格本身之外，柯維華認為有幾個相關廠商可以努力的重點，包括RFID晶片製程的改善、封裝標準的建立與技術的突破、不同領域廠商的異業聯盟發展、各國政府無線電頻帶的開放與選擇、產品辨識率的提昇等等。

RFID Tag技術現況與趨勢

工研院系統中心企劃與推廣組專案經理吳念祖

《圖二　工研院系統中心企劃與推廣組專案經理吳念祖》

在整個RFID系統當中，還沒有出現明顯的垂直產業分工，雖然可以將系統分成數個不同的部分，但是以目前產業的現況看來，每一個系統之中，還是有一個最主要的廠商作為主導，而其中又以標籤Tag為系統中最重要的一部份，工研院系統中心企劃與推廣組專案經理吳念祖，針對標籤的技術現況與趨勢深入剖析。

在RFID標籤市場現況部分，吳念祖表示，標籤使用的頻率有很多，一般來說頻率越高，讀取的速度越快、訊號感測的距離越遠。在應用上，應該以系統的需求為主要考量，並沒有哪一種頻率是最好的。標籤內晶片的記憶體包括唯讀、可讀寫一次與可讀寫記憶體等。

在RFID標籤市場發展部分，根據研究機構ABIresearch的研究報告指出，今年標籤的市場規模為8億5100萬美元，將以年複合成長率22％的速度成長，到2008年市場規模為21億100萬美元。RFID晶片在2002年的出貨量為3億4750萬，到2008年將快速成長到32億690萬，其中又以UHF（900MHz）頻段的應用為主。先前提到，RFID的市場規模與價格成反比，所以在2002年時包括主動與被動式標籤的平均單價為0.44美元，而隨著技術的成熟，2008年將迅速降到0.09美元，如(圖三)所示。

《圖三　2002～2008年RFID標籤晶片市場規模與單價預測》

關於RFID標籤的技術，標籤的製作有幾個部分一為晶片、二是封裝、三是應用需求的封裝。在晶片部分與一般晶片的製造流程沒有太大差別，在封裝部份就有很大的不一樣了，晶片完成後要與其他功能整合成模組，接著再加上天線，大概就成為一個初步的標籤了，但是封裝的技術包括天線的設計涉及產品的體積與效能，大部分廠商將天線設計在晶片外部，是一個金屬薄膜，但是也有廠商將天線與晶片整合在一起，如此可以使標籤的體積大幅縮小，不過容易影響到產品效能。最後就是依照產品的應用做成需求的樣子，比如貼紙、卡片或直接嵌入產品中。

在標籤的發展趨勢部分，吳念祖強調，標準化、降低成本、縮小體積、普遍整體的設計、功能的改善與整合各種感測器（Sensor）為重點。尤其在功能的改善部分，記憶容量的增加、資料傳輸速度的提昇、耗電率的降低、有效讀取距離的提昇與其他附屬功能，都是投入RFID標籤領域的廠商需要追求的目標，同時也是重大的挑戰。

RFID Reader技術與系統建置

日晶科技技術研發處計劃經理王連興

《圖四　日晶科技技術研發處計劃經理王連興》

除了RFID標籤之外，在整個系統中與標籤搭配的讀取設備，也占有舉足輕重的地位，儘管在基礎技術上，標籤與讀取設備的原理是一樣的，不過由於讀取設備接近系統，在許多資訊與系統整合上也有很多技術重點，因此日晶科技技術研發處計劃經理王連興就以讀取設備的技術與系統建置出發，與學員一同分享相關的資訊。

目前RFID的應用還停留在封閉市場，比如租賃商品管理、設備存取管理、資產管理、產品生命週期管理、避免偽造、員工ID門禁等，較受市場矚目的零售、流通、製造業等開放的供應練市場的應用則要在幾年後RFID發展更為成熟、使用者更多才會實現。

關於RFID讀取設備的工作原理，王連興表示，也就是其裝置與讀取設備的射頻電路工作原理，分為兩個部分，一是利用射頻訊號充電，一是利用射頻訊號以負載調變進行數據收發。RFID讀取設備與裝置間係以交流此廠互相耦合，藉此可以使Transponder之天線產生感應電動能，產生讓Transponder工作所需電源。另外，在電路上，可將Transponder裝置的感應線圈與讀取設備的天線看成是一個耦合量極小的空心變壓器，在變壓器的一次側加入信號處理電路，將變壓器一次側上所流經之電流大小做偵測，便可以得到正確的資料。

RFID讀取設備的主要功用為提供一穩定的射頻訊號源，並送至天線，產生一穩定的交流磁場，使得其裝置能夠將射頻訊號轉為可使其動作之穩定電源。王連興說明，RFID讀取設備的設計考量區分為需求評估、機構外觀需求、細部規格定義、未來擴充與整合性以及天線規格的定義。廠商在投入系統開發時，必須對於上述問題有詳細的評估與考量，決定最適合的系統規格，才可以進一步開發出一個好的RFID讀取設備。

門禁市場是目前RFID讀取設備最普遍的實際應用，王連興以維根型讀卡機模組為例說明，由於讀卡機是感測添線上微小的電壓變化量，在電源上的任何雜訊都會影響讀卡機的解調動作。發射端將是由一單晶片控制其震盪之石英震盪器，輸出訊號經放大器放大後，經電阻耦合至天線；接收端則感測此電阻之壓降，經解調電路後，放大數次，並以帶通濾波器消除訊號頻寬以外之雜訊，送至單晶片處理。

RFID系統架構整合要點

恆隆科技總經理劉台華

《圖五　恆隆科技總經理劉台華》

在RFID領域之中，除了標籤與讀取設備可以說是系統的核心之外，要讓整個架構的運作可以更加的順暢，系統整合可以說是一個相當關鍵的重點，另外也由於此類技術涵蓋層面頗廣，門檻甚至比標籤晶片的設計更高，恆隆科技總經理劉台華以RFID系統架構整合要點為題，分享相關的資訊與問題解決之道。

一個完整的RFID系統包括：標籤Tag、讀取設備Readers、天線Antennas與網路系統Network Systems。劉台華說明，操作頻率的選擇、標籤晶片與天線的設計、讀取設備與讀取設備天線設計、接近的物質以及外部介面的資源都足以影響RFID系統的整體效能表現。在系統的設計考量部份，分為幾個層面，一為管理層，重點在於可能干擾公共安全的部份；再者為內部操作層面，重點在於標準的定義與規範；其次就是物理層面，成本為最重要的考量；最後是效能與功能層面，應用則是考慮的重點。

在整個系統的建置上，劉台華強調，也有規模上的不同，區域性中小型的RFID系統，只需透過標籤、若干讀取設備、區域性的資料庫、區域性的網路與資料運算單位，就可以組成。而全球化的系統則需要再透過網際網路系統，傳送與接收資料，過程可能還必須將資料加以加解密，再加上協同作業的機制，與資料運算處理、儲存單元，不僅複雜度大為提升，在維護與建置流程上的難度也大為提升，欲達成該目標，還需要幾年的發展時間。

低價化是RFID技術能否普及的重要關鍵，也由於其訴求廣泛的應用，所以RFID標籤對於價格的敏感度非常高，包括在晶圓製造、天線設計、封裝等所有可以壓榨成本的地方都是廠商想盡辦法要縮減成本的地方，所以隨著產品技術的進步，成本的下降幅度應該就是RFID成王敗寇的關鍵了。

（整理＼廖專崇；攝影＼鄭妤君）

延 伸 閱 讀	RFID是近一年的當紅科技名詞，相信許多接觸高科技議題的人都耳熟能詳。集合了網路、電腦、電子三大領域的技術特色，RFID無線射頻技術提供了不少符合時代需求的功能與新奇應用。相關介紹請見「帶動新一波產業革命的RFID」一文。 隨著無線通信技術和移動終端的迅猛發展，以IEEE802.11為基礎的無線局域網的應用越來越廣泛。據In-Stat∕MDAR公司預測，VoWLAN將成為競爭力很強的語音傳輸技術。預計到2006年，將有50萬台基於802.11VoWLAN標準的語音終端設備將投向市場，其前景十分樂觀。你可在「RFID狂想曲－實現新型態的科技生活」一文中得到進一步的介紹。 射頻識別（RFID）技術讓即時的全球供應鏈變成可能。當行動化的資產追蹤技術和供應鏈、後勤管理系統縝密地結合之後，即可建立出真正的即時供應鏈。在「RFID即時供應鏈管理系統」一文為你做了相關的評析。