中国的RFID产业现状分析
时间：10-26
来源：3721RD
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RFID芯片业，在UHF频段国际厂商遥遥领先
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、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。
不过，在UHF频段，情况则不怎么乐观。很多人并不太理解，认为在UHF频段，覆盖了移动通信，而在ISM频段，也覆盖了大量的无线网络设备，因而RFID芯片不应该有什么技术难度。然而，实际情况却绝非如此。其面临的设计困难很多，主要包括：
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。
正是由于这么多的设计困难，目前在该频段芯片生产都被国外厂商所垄断。其中，飞利浦是首家RFID芯片通过EPCGlobal GEN2标准认证的芯片厂商。飞利浦UCODE EPC GEN 2芯片目前已投入市场。据飞利浦半导体RFID行销经理Dirk Morgenroth介绍，飞利浦UCODE EPC GEN 2芯片已可涵盖所有基本指令，内建一组单次可程序化的96位EPC的一次可编程存储器，采用防冲突运算法则，在现行美国规范下每秒能读取多达1,600张标签。反向散射数据速率从每秒数十比特提高到650kbps，扫描范围扩展到30英尺。它利用可灵活部署的应用现场识别码(AFI)，除了支持EPC GEN2标准，还支持ISO 18000-6c编码结构。Morgenroth强调："该芯片具有全球兼容性，有效解决了不同地区为RFID分配不同UHF频段的规范问题。"另外，该芯片中设有允许可程序化的读写字段，支持更快的标签读写率和在高密度读取器环境下的操作。
"目前全球基于飞利浦的MIFARE的智能卡发售量已超过6亿张，读卡机安装超过5百万台，MIFARE已成为非接触接口技术的行业标准。"Dirk Morgenroth还介绍道，"在刚刚结束的世界杯赛上，飞利浦的MIFARE门票技术，就获得了成功应用。"
ST公司曾经为全世界提供了首枚符合EPC规范的RFID芯片，目前可提供符合ISO和EPC标准的短距离、长距离和UHF三大系列的RFID芯片。在UHF频段，其XRAG2芯片完全符合EPC GEN2,凭借ST在串行非遗失性存储器方面的优势，该芯片具有40年的保持力，擦写次数超过10,000次以上，并为物流行业提供了良好的互操作性，增强的安全性和更加优化的性能。
身为ISO15963标准联合创立者的TI公司，则更加侧重于采用最先进的节点工艺。顾雷表示："在UHF EPC RFID芯片的设计中，目前已经成功引入了130nm工艺。TI率先引入基于灵活的薄膜天线基底，并积极推动Straps封装工艺。相对而言，TI具有从芯片到标签内芯(Inlay)制造的完整工艺。在该公司的标签内芯工艺中，对每一张标签内芯都经过激光调节以优化其性能，确保了标签后封装厂家不再需要进行全面的后道测试，从而节省了工序，降低了成本。"
相对于上述国外大公司，中国半导体公司正在奋起直追。复旦微电子和上海华虹等公司都在致力于早日推出中国具有自主产权的UHF频段的RFID芯片。目前，该频段的芯片设计虽然有了突破，但还有较长的路要走。尽管已有数家声称已经成功开发出UHF频段的RFID芯片，但实际上真正出了样片的厂家还寥寥无几。据业内一位不愿透露姓名的资深专家披露，目前，中国的UHF频段RFID芯片还有一些问题正在解决，实际样片最早也要到2007年初，而规模应用至少要等到2008年以后。
从另一个角度出发，中国RFID芯片的研发还面临着标准不确定性以及应用缺乏的困扰。其中，数据编码标准、频率标准以及防碰撞标准出台的早晚，都会直接影响到研发的进展。另外，中国缺乏有实力的RFID应用实施企业，缺乏大的行业用户带动作用和示范效应。这些都是中国RFID芯片行业所必须面对的问题。
中国标签制造行业任重道远
众所周知，RFID产业链中，标签制造是其关键的一环。标签制造面临无数的苛刻条件的制约，其中尤为重要的就是成本问题。从工艺及技术层面来讲，它包含了天线的设计、标签内芯的设计、芯片的邦定及标签后封装等。
RFID标签天线的性能直接决定着整个系统的性能。通常，为了确保接收和发射信号的任意方向，标签天线必须采用全向天线。对于天线的设计来说，理论上与传统的微带天线设计无异。但是，笔者认为，RFID标签天线设计难度不可小觑。一方面，它受到成本的苛刻限制，另一方面，它又受到标签面积及基底材料的限制。为了节省成本，目前许多标签采用胶片乃至普通纸张作为基底。此时，由于材料的K值很低，在实现天线的增益等指标上有相当的难度。另外，还需面对复杂的环境。在UHF段，天线阻抗的均匀性和一致性也是很大的问题。传统天线，阻抗可以按照同轴线的标准来设计，但对于标签而言，由于材料的多样性，以及材料的劣质和不均匀性，使得天线的阻抗几乎无法控制。这实际上就意味着天线与芯片的匹配问题变得异常严峻。来自上海华虹集成电路公司的一位资深专家也确认如此。
另外，标签天线特性还受使用环境的影响，包括所标识物体的形状及物理特性影响、标签到贴标签物体的距离、贴标签物体的介电常数、金属表面和液体的反射、局部结构对辐射模式的影响等都将影响天线的性能，当然还包括邦定芯片所用的材料。随着天线的制作工艺不同，邦定方式也不同。因此，邦定的材料也有所不同。这样一来，就必须针对不同的材料和环境来控制激光调节，对标签内芯的一些参数进行动态调整。否则，标签的合格率根本无法保证。
据来自上海华虹的资深专家透露，目前，中国开始把片上天线的研究纳入了议事日程。
采用片上天线，可以利用芯片上高Ｋ值的基底，从而可以实现高增益。减少了标签内芯的制作环节和相关成本并提高了可靠性。
但在现实中，片上天线绝非容易解决的问题。特别是随着工艺节点的逐步提高。不过，这位专家表示，并不一定把天线全部放在片上。他说："实际上也可以将天线分成两部分。一部分放到片上，而另一部分仍放到标签内芯上。这样做的好处是：通过片上天线，可以为芯片提供足够的工作电压。"从这个角度上看，片上天线可以被看成是一个芯片接收天线。而标签内芯上的天线则可看作是应答器天线。通过两个天线不同侧重的分工，可以解决设计过程中的制约。
鉴于标签设计所存在的种种问题，目前还没有看到中国企业在这方面有大的起色。不过，中国企业在封装方面已经具有一定的优势。从传统的梁式引线，到芯片倒装工艺，中国企业已经全面掌握，封装良品率也在稳步提高。另外，中国企业已经开始封装设备的研发和制造。鉴于封装在标签成本中占据了三分之二的比重，故这些具有现实意义的举措，会对RFID产业起到举足轻重的影响。
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、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。
不过，在UHF频段，情况则不怎么乐观。很多人并不太理解，认为在UHF频段，覆盖了移动通信，而在ISM频段，也覆盖了大量的无线网络设备，因而RFID芯片不应该有什么技术难度。然而，实际情况却绝非如此。其面临的设计困难很多，主要包括：
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。
正是由于这么多的设计困难，目前在该频段芯片生产都被国外厂商所垄断。其中，飞利浦是首家RFID芯片通过EPCGlobal GEN2标准认证的芯片厂商。飞利浦UCODE EPC GEN 2芯片目前已投入市场。据飞利浦半导体RFID行销经理Dirk Morgenroth介绍，飞利浦UCODE EPC GEN 2芯片已可涵盖所有基本指令，内建一组单次可程序化的96位EPC的一次可编程存储器，采用防冲突运算法则，在现行美国规范下每秒能读取多达1,600张标签。反向散射数据速率从每秒数十比特提高到650kbps，扫描范围扩展到30英尺。它利用可灵活部署的应用现场识别码(AFI)，除了支持EPC GEN2标准，还支持ISO 18000-6c编码结构。Morgenroth强调："该芯片具有全球兼容性，有效解决了不同地区为RFID分配不同UHF频段的规范问题。"另外，该芯片中设有允许可程序化的读写字段，支持更快的标签读写率和在高密度读取器环境下的操作。
"目前全球基于飞利浦的MIFARE的智能卡发售量已超过6亿张，读卡机安装超过5百万台，MIFARE已成为非接触接口技术的行业标准。"Dirk Morgenroth还介绍道，"在刚刚结束的世界杯赛上，飞利浦的MIFARE门票技术，就获得了成功应用。"
ST公司曾经为全世界提供了首枚符合EPC规范的RFID芯片，目前可提供符合ISO和EPC标准的短距离、长距离和UHF三大系列的RFID芯片。在UHF频段，其XRAG2芯片完全符合EPC GEN2,凭借ST在串行非遗失性存储器方面的优势，该芯片具有40年的保持力，擦写次数超过10,000次以上，并为物流行业提供了良好的互操作性，增强的安全性和更加优化的性能。
身为ISO15963标准联合创立者的TI公司，则更加侧重于采用最先进的节点工艺。顾雷表示："在UHF EPC RFID芯片的设计中，目前已经成功引入了130nm工艺。TI率先引入基于灵活的薄膜天线基底，并积极推动Straps封装工艺。相对而言，TI具有从芯片到标签内芯(Inlay)制造的完整工艺。在该公司的标签内芯工艺中，对每一张标签内芯都经过激光调节以优化其性能，确保了标签后封装厂家不再需要进行全面的后道测试，从而节省了工序，降低了成本。"
相对于上述国外大公司，中国半导体公司正在奋起直追。复旦微电子和上海华虹等公司都在致力于早日推出中国具有自主产权的UHF频段的RFID芯片。目前，该频段的芯片设计虽然有了突破，但还有较长的路要走。尽管已有数家声称已经成功开发出UHF频段的RFID芯片，但实际上真正出了样片的厂家还寥寥无几。据业内一位不愿透露姓名的资深专家披露，目前，中国的UHF频段RFID芯片还有一些问题正在解决，实际样片最早也要到2007年初，而规模应用至少要等到2008年以后。
从另一个角度出发，中国RFID芯片的研发还面临着标准不确定性以及应用缺乏的困扰。其中，数据编码标准、频率标准以及防碰撞标准出台的早晚，都会直接影响到研发的进展。另外，中国缺乏有实力的RFID应用实施企业，缺乏大的行业用户带动作用和示范效应。这些都是中国RFID芯片行业所必须面对的问题。
中国标签制造行业任重道远
众所周知，RFID产业链中，标签制造是其关键的一环。标签制造面临无数的苛刻条件的制约，其中尤为重要的就是成本问题。从工艺及技术层面来讲，它包含了天线的设计、标签内芯的设计、芯片的邦定及标签后封装等。
RFID标签天线的性能直接决定着整个系统的性能。通常，为了确保接收和发射信号的任意方向，标签天线必须采用全向天线。对于天线的设计来说，理论上与传统的微带天线设计无异。但是，笔者认为，RFID标签天线设计难度不可小觑。一方面，它受到成本的苛刻限制，另一方面，它又受到标签面积及基底材料的限制。为了节省成本，目前许多标签采用胶片乃至普通纸张作为基底。此时，由于材料的K值很低，在实现天线的增益等指标上有相当的难度。另外，还需面对复杂的环境。在UHF段，天线阻抗的均匀性和一致性也是很大的问题。传统天线，阻抗可以按照同轴线的标准来设计，但对于标签而言，由于材料的多样性，以及材料的劣质和不均匀性，使得天线的阻抗几乎无法控制。这实际上就意味着天线与芯片的匹配问题变得异常严峻。来自上海华虹集成电路公司的一位资深专家也确认如此。
另外，标签天线特性还受使用环境的影响，包括所标识物体的形状及物理特性影响、标签到贴标签物体的距离、贴标签物体的介电常数、金属表面和液体的反射、局部结构对辐射模式的影响等都将影响天线的性能，当然还包括邦定芯片所用的材料。随着天线的制作工艺不同，邦定方式也不同。因此，邦定的材料也有所不同。这样一来，就必须针对不同的材料和环境来控制激光调节，对标签内芯的一些参数进行动态调整。否则，标签的合格率根本无法保证。
据来自上海华虹的资深专家透露，目前，中国开始把片上天线的研究纳入了议事日程。
采用片上天线，可以利用芯片上高Ｋ值的基底，从而可以实现高增益。减少了标签内芯的制作环节和相关成本并提高了可靠性。
但在现实中，片上天线绝非容易解决的问题。特别是随着工艺节点的逐步提高。不过，这位专家表示，并不一定把天线全部放在片上。他说："实际上也可以将天线分成两部分。一部分放到片上，而另一部分仍放到标签内芯上。这样做的好处是：通过片上天线，可以为芯片提供足够的工作电压。"从这个角度上看，片上天线可以被看成是一个芯片接收天线。而标签内芯上的天线则可看作是应答器天线。通过两个天线不同侧重的分工，可以解决设计过程中的制约。
鉴于标签设计所存在的种种问题，目前还没有看到中国企业在这方面有大的起色。不过，中国企业在封装方面已经具有一定的优势。从传统的梁式引线，到芯片倒装工艺，中国企业已经全面掌握，封装良品率也在稳步提高。另外，中国企业已经开始封装设备的研发和制造。鉴于封装在标签成本中占据了三分之二的比重，故这些具有现实意义的举措，会对RFID产业起到举足轻重的影响。