晶片廠商強化技術效能　 RFID應用觸角延伸

在2006年之前，無線射頻辨識(RFID)技術吵得沸沸揚揚，許多研究機構與廠商都一致看好其應用市場，認為在2006年RFID應用發展就會突飛猛進，尤其隨著2004年12月EPCglobal Gen2規格的底定，RFID晶片大廠陸續邁開大步朝Gen2發展，包括恩智浦、德州儀器及意法半導體等廠商紛紛宣布其Gen2方案獲得採用。但RFID始終未如各界所預期的高度成長，原因包括標籤成本高、RFID資料轉換效益低及系統導入困難等，再加上新技術RuBee來勢洶洶，廠商無不思考對策，克服多項瓶頸。  

沃爾瑪推動RFID系統導入受挫  

RFID熱潮的出現始於美國零售業大廠沃爾瑪(Wal-Mart)百貨宣布將逐步導入RFID標籤，在2003年中，沃爾瑪便要求其排名前一百名的供應商必須在2005年元旦之前，在所有的貨箱和托盤上安裝RFID標籤，一年後，又宣布2006年元旦之前，前兩百大供應商必須完成在所有的貨箱和托盤上安裝RFID標籤，但後來證實效果不彰。  

該計畫先後遭遇多次延後與物流問題，市場研究公司VDC資深分析師Michael Liard便表示，由於計畫不周密，加上RFID技術尚未成熟，因此沃爾瑪不斷下修標準。而阻礙沃爾瑪RFID導入計畫進程的主要瓶頸即是高昂的成本，以及標籤和讀卡機產業標準進展比原來預期的緩慢，因而導致投資激勵不足。  

圖1 恩智浦智慧型識別事業部區域市場經理吳堅表示，RFID的未來發展多半著重在開創新價值，就零售與供應鏈而言，感應器的問世將有利於控管折舊的商品，並可減少廢棄物。

目前沃爾瑪英國子公司Asda已經證實沒有繼續推出計畫的打算，該消息對於RFID物流應用市場可說是一大挫敗，但除了物流外，RFID已將觸角延伸至不少其他應用。恩智浦智慧型識別事業部區域市場經理吳堅(圖1)表示，RFID最為突出的應用包括零售業、醫藥行業、服裝業、圖書館、動物管理和消費性電子等六大領域，各行業都有其行業特點和對RFID技術的特別要求，例如有些需要很高的讀取速率，有些需要較強的安全和防偽能力，從總體上看，其背後的驅動因素只有一個，那就是RFID技術帶來的收益遠大於其成本。  

不同頻段適用不同應用  

RFID晶片涵蓋低頻(LF)125kHz、高頻(HF)13.56MHz、超高頻(UHF)900MHz和2.4GHz等頻段，涉及的標準包括ISO11784/85、ISO14443、ISO15693及ISO18000等主要的國際標準，針對不同應用有其適合的頻段與標準。  

圖2 傑聯特科技RFID系統事業處經理王佳恩表示，RFID晶片市場百家爭鳴，但歷經2006年的沈澱後，如今向大廠靠攏的趨勢逐漸明顯。

傑聯特擁有半導體通路事業與成品事業，成品事業部門提供RFID系統整合服務，半導體通路事業則代理EM的RFID晶片產品線，其13.56MHz晶片即可應用在物料管理及醫療電子上。  

13.56MHz晶片可分成ISO 15693與14443 Type A規格，14443規格晶片較適合消費性儲值、加解密需求高以及近距離的應用，而15693規格訴求物料管理、非近距離應用，傑聯特科技RFID系統事業處經理王佳恩(圖2)表示，雖然該公司半導體通路事業代理EM晶片，但在成品事業部門卻不受限於採用EM晶片，反倒採用恩智浦晶片，以封閉型應用為主要市場，例如物流管理、圖書館管理和醫療電子等應用。  

動物識別後勢看漲  

而低頻125kHz晶片通常是應用於動物管理及識別卡，愛特梅爾在1980年代初即以唯讀低頻125kHz晶片起家，最近再針對動物識別和存取控制應用推出新款的低頻高性能低頻晶片ATA5577。愛特梅爾RFA部門RFID業務發展經理Nicolas Schieli(圖3)表示，該公司的產品線涵蓋廣泛的RFID應用，尤其關注關鍵的垂直市場，在低頻應用方面，動物識別市場即將大幅增長，ATA5577可滿足該市場對長讀取距離與低成本的要求。

圖3 愛特梅爾RFA部門RFID業務發展經理Nicolas Schieli表示，除降低成本外，未來的技術趨勢還包括向整合更豐富的標籤功能，尤其是在超高頻領域，而基於感測器的EPC Class 3標籤即是一例。

非接觸式卡片方興未艾  

在消費性電子相關應用上，非接觸式卡片市場成長速度驚人，根據研究機構Frost & Sullivan於2007年2月發表的市場報告指出，預期全球非接觸式卡片市場將在未來五年快速成長，年複合成長率(CAGR)達34%，而成長最快的是身分識別與付款方面的應用，年複合成長率分別為45%及39%。  

英飛凌亞太區晶片卡行銷經理Tay Kng Hee Stanley(圖4)表示，亞太地區同樣程度的成長也是由身分識別與付款市場帶動，英飛凌目前在這些市場強化產品安全性與夥伴關係，如在安全性上，開發SLE 66CLxxxPE保安控制器平台內含非接觸式安全記憶體與非接觸式安全控制器，獲得合作夥伴、銀行機構及運輸業者的認同，並在日本電玩與娛樂業占有相當大的市場，同時，應用於多個歐洲與亞太國家的鐵路與捷運付款卡。

圖4 英飛凌亞太區晶片卡行銷經理Tay Kng Hee Stanley表示，該公司鎖定高頻RFID無接觸式應用，致力於滿足各種協定與ISO規定的重要技術要求，同時也不斷改善讀取速度、距離及可靠性等效能。

大眾運輸系統結合RFID付款機制  

在交通票券上採用RFID技術正成為熱門應用，德國TECTUS Transponder Technology推出採用高頻13.56MHz的RFID乘車卡，可應用於各種交通系統，包括巴士、捷運及火車等。  

一位地鐵乘客便表示，使用RFID車票後，將乘車卡放在錢包裡，刷卡時再也不必考慮乘車卡上磁條的位置與箭頭的方向，每次乘車都能節省幾秒鐘，累計下來便能節省不少時間。Stanley則指出，近兩年來大眾運輸系統與付款兩種應用有明顯的合併趨勢，此外，越來越多銀行與零售業者要求及採用安全非接觸式銀行業務方案，將刺激消費者在其他生活層面也陸續改用非接觸式付款，擴大對非接觸式智慧卡的需求，預期在未來三至五年間，銀行、零售業與客運業預期也會帶動更有創意的多用途聯名卡需求。  

歐盟推動安全監控應用  

而隨著資訊取得逐漸轉變成複雜的企業間交易流程，技術與硬體的改變都考驗著企業營運方式的改變。因此，歐盟開始推動一項合作式企業物件(Collaborative Business Items, CoBIs)研究計畫，預計投入三十個月，經費四百七十萬歐元。  

CoBIs是歐盟推動運用RFID標籤於企業間物件共同合作的一項研究，提供一個架構讓不同企業與企業物件都能夠彼此互通，以強化關鍵流程的安全性，主要應用在危險物品的管理、工作場所的安全性、智慧貨架(Smart Shelf)等製造領域，屬於安全監控應用範圍。預期透過CoBIs計畫，將發展出一套合作架構，提供即時監控與錯誤發掘等系統，未來更預計應用於石油業。  

工廠自動化占三分之一應用比重  

RFID以迅雷不及掩耳之勢，導入物流業與製造業，市場每年需求量持續攀升，但日本自動化身分識別系統協會指出，在各種應用範疇中，日本工廠自動化採用的電子標籤占最大比例，2006年便用掉全球電子標籤總出貨量的三分之一以上。  

瞄準該市場商機，英飛凌為日本歐姆龍(Omron)的RFID系統V680供應其所需要的無觸點記憶晶片my-d vicinity。歐姆龍是RFID設備生產廠商，其符合ISO/IEC18000-3 mode 1標準的V680系列，是工廠自動化專用RFID系統。而英飛凌的my-d vicinity無觸點晶片具有1,024位元組的記憶容量，適合工廠環境中管理製程資料與品質追蹤資料應用。Stanley表示，my-d vicinity包括簡單記憶模式與256和1,024位元組容量可供選擇，此外亦備有資料安全強化型版本，採用電子抹除式唯讀記憶體技術(EEPROM)，提供工廠自動化應用時符合資料儲存所需的高度可靠性。  

防偽與防盜應用崛起  

防偽市場需求正逐步擴大，例如中國大陸假煙或假酒販售猖獗，為保護消費者權益，可利用RFID技術達到防偽效果。吳堅表示，另外，數位媒體如DVD和CD也能配有使用RFID技術的無線射頻啟動晶片，以防止盜版和延伸銷售通路，次世代反盜版保護將會強化安全等級RFID技術，如密碼保護或密碼機。  

此外，物件等級標籤也須同時具備密集堆放及讀取所有物件的能力，這將促成晶片和天線性能的進一步最佳化，而晶片和嵌入式微型化技術的提升有利於使用RFID技術鑑定貴重證件、文件和鈔票。同時，微型化技術會促使RFID技術降價，進一步觸發市場採用以及其他應用。  

五分美元口號阻礙市場成長  

現今每一百萬顆RFID標籤晶片單價約九分至兩毛美元，而標籤單價約為晶片的兩至三倍，資茂科技行銷業務專案課長張復閔表示，過去市場對於RFID存有過高期望，導致認知錯誤，是RFID市場無法順利拓展的最主要原因。以成本角度來說，超高頻標籤價格五分美元的口號便是阻力，短期內要達成該目標絕無可能，但因為節省天線材料成本，超高頻標籤成本確實會比13.56MHz便宜，但在讀取器方面則較為昂貴。  

其實降低晶片成本的最佳方式便是提高銷售量，吳堅表示，該公司堅持產品定位於標準化的策略，並積極參與RFID產業國際標準的制訂和推廣，促使其晶片成為符合通用標準的高性能產品，當客戶從中受益時便會反過來促進晶片出貨量，恩智浦RFID晶片的累積出貨量已經超過二十億顆，而且還在高速增長。另一個策略就是創新技術，該公司致力於提升單位面積晶圓上的良率，以滿足成本的需求。  

延長讀取距離  

晶片廠商並持續開發新一代讀取器晶片以調遠距離，王佳恩表示，13.56 MHz讀取器晶片無法支援遠距離應用，一般僅能支援三十公分至五十公分，當應用需求較遠距離時，電路調整的複雜度高，生產成本也提高。  

兼顧記憶體容量與安全性  

記憶體配置與安全性則是另一門學問，英飛凌廣為應用的安全記憶體MifareNRG採用Mifare演算法，配有1KB記憶體，並且具備目標產業所需的安全功能。  

Stanley表示，這種基本安全功能對RFID非常重要，少了這層防護，可能會發生許多造假與盜用的情況，因此不容輕忽，my-d系列非接觸式安全記憶體符合ISO15693應用標準，深受庫存管理與售票系統業者喜愛，其中10KB EEPROM記憶體款最受歡迎，這要歸功於它的超大記憶容量、嚴密安全功能與高電容值(HC)等特性。  

不同的非接觸式應用對記憶體大小、保護記憶體的安全措施嚴密程度要求迥異，例如隨著電子護照、電子錢包及非接觸式銀行卡等晶片儲存越來越多的個人資料與重要資訊，這種應用的硬體與韌體安全功能設計也越來越複雜，通常必須使用安全控制器。Stanley表示，英飛凌SLE 66CLxxxPE安全控制器系列為XRAM、ROM和EEPROM提供強大的記憶體與匯流排加解密功能，並且防止晶片送出任何可預測的規則訊號，該公司不採用標準的中央處理器(CPU)核心，而特別自行設計加強安全防護的處理器，這種特殊設計的加密處理器支援目前常用的對稱式與非對稱式演算法，如RSA、DES、Tripple-DES與橢圓曲線等。  

今天，雖然記憶體容量不斷增加，晶片的實體尺寸卻日益縮小，因此如何讓產品既符合產業趨勢，又具備最嚴密的安全功能是一大挑戰。Stanley表示，要生產具有成本競爭力的安全控制器，必須大量投資研發新的記憶體架構與先進包裝方法，英飛凌便斥資研發製造技術，並設計記憶模組，以高效記憶體模組製造非接觸式元件。  

強化能源效率  

另外，能源效率是設計非接觸式晶片解決方案時的重要考量，因為卡片應用日益複雜且耗電，晶片設計必須有效管理各硬體層的能源需求。  

然而，在努力省電的同時，交易速度、應用層與作業系統的互動、先進的防衝突方法等則需要更高階的中央處理器運算能力，這些都是非接觸式晶片設計的主要挑戰。  

開發套件加速RFID產品開發  

提供開發套件則是另一個加速RFID產品開發的方法，Schieli表示，愛特梅爾推廣RFID的策略之一是客戶支援，其設計每個套件的宗旨都是隨時可投入使用，並讓客戶輕易操作RFID系統，而且，在系統設計流程中，其開發套件還為工程師提供軟體程式範例和印刷電路板設計範例。  

後端資料處理為關鍵  

除了上游廠商的技術強化外，RFID布建的最重要關鍵還是在於企業需求認知，企業導入RFID系統時不能只聚焦於讀取率，而必須綜觀全面，標籤讀取率只是其中一環，讀到後的訊號處理才是投資報酬率浮現的重要關鍵。  

透過複製同產業友商的成功案例是最有效的捷徑，不過RFID目前還是初期發展，成功案例有限，即便有少數成功案例，都被視為商業機密不得對外透露。  

為協助台灣RFID產業環境的建立，行政院國家資訊通訊發展推動小組在七月時宣布，未來三年台灣政府至少會再加碼投資三十六億元，預期在2009年完整建構台灣RFID產業價值鏈，創造新台幣百億元的市場產值。Schieli表示，台灣是RFID應用的一個重要市場，許多主流營運商都位於此地，在過去幾年中，RFID整體技術能力有顯著進步，且生產能力也逐漸向台灣的鄰近國家轉移。  

RuBee補強RFID之不足  

針對物流應用，眼見沃爾瑪導入RFID系統失敗後，許多大型零售公司如英國的Tesco集團、德國的Metro連鎖店、法國的家樂福(Carrefour)和美國的BestBuy等開始聯合晶片供應商、網路設備廠和系統開發商如惠普(HP)、IBM、新力(Sony)、松下(Panasonic)、摩托羅拉(Motorola)和NCR等提出一項新技術RuBee。  

開發RuBee的IEEE工作小組已於2月20日在美國波士頓召開第一次會議，名為1902.1的標準將根據現有的RuBee協議，在實體層和資料連結層工作，支援不同製造商推出的標籤、晶片、網路路由器和其他設備之間的互通作業。而其主要應用包括醫院和手術室中的醫療設備的智慧貨架；用於庫存追蹤的智慧商店和倉庫貨架以及家畜、珍禽等進口動物的農業用網路。  

RuBee使用價格低廉的鋰電池，標籤壽命長達十年以上，使用長波長技術使其成本低，厚度不到1.5mm，可使用四位元處理器進行編程。預期可望在十二到十八個月內問世。

由於RuBee網路可在十至五十呎範圍內採用長波長工作，並可使用低成本無線標籤，網路中可包括成千上萬的無線標籤，工作頻率低於450kHz，因此適用於惡劣環境下的即時庫存應用，甚至可以在金屬和水的附近以及存在電磁噪音的環境中工作。  

而這種適應惡劣環境的能力正是其勝過RFID之處。但Schieli表示，在物理層上，RuBee是成本較低的被動式(Passive)RFID和昂貴的主動式監控系統(Active Monitoring System)之間的橋樑，可回收再利用，RuBee技術並非競爭對手，而可與其他RFID技術相輔相成。  

同樣認為RuBee是RFID的互補技術的吳堅表示，RFID是一項具成本效益的被動技術，利用來自讀取器散逸的電磁波，RuBee射頻標籤則是與網路位址相連的無線發射器，基於明顯的成本優勢，未來RFID將會是符合各種應用與要求的趨勢科技。