對(duì)UHF RFID在國際和國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，通過對(duì)目前市場(chǎng)以及論文中最新的動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究總結(jié)，對(duì)UHF RFID的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。
射頻識(shí)別（Radio Frequency Identifi-cation，RFID）是一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，近年來發(fā)展迅速，已廣泛用于很多領(lǐng)域。RFID標(biāo)簽支持快速讀寫，多目標(biāo)識(shí)別，非視距識(shí)別，移動(dòng)定位及長期跟蹤管理。超高頻標(biāo)簽通常在 860MHz ～ 960MHz頻率下工作，具有作用距離遠(yuǎn)（通常是3m～ 10m），通信速度快，成本低的優(yōu)點(diǎn)，是目前RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)，并有望在未來成為主流技術(shù)。
1 UHF RFID現(xiàn)狀
1.1 國際現(xiàn)狀
RFID 工作在發(fā)達(dá)國家起步比較早，發(fā)展水平也比較高，無論是技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)鏈，還是應(yīng)用方面都已發(fā)展得相對(duì)完備，在發(fā)達(dá)國家，RFID 技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為 IC、IT產(chǎn)業(yè)炙手可熱的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)技術(shù)。首先在芯片技術(shù)方面，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)具備了相對(duì)完整的產(chǎn)品線，并且在技術(shù)和市場(chǎng)不斷的發(fā)展和完善等力量的推動(dòng)下，電子標(biāo)簽工藝的提升，技術(shù)的進(jìn)步，使其成本不斷降低，應(yīng)用發(fā)展進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的階段。Alien公司的0類設(shè)計(jì)和Matrics公司的1 類設(shè)計(jì)奠定了第一代RFID標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，相對(duì)于第一代標(biāo)準(zhǔn)來講，EPC 第二代標(biāo)簽芯片具有很多優(yōu)勢(shì)，它的中心頻率為900MHz 頻段，大大提高了識(shí)別速率，可以達(dá)到500到1500標(biāo)簽/秒；反向散射數(shù)據(jù)速率可以從每秒數(shù)十bit提高到650kbps；掃描范圍提高到30英尺。如今已經(jīng)在市場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)了更多優(yōu)異性能的UHF 第二代RFID標(biāo)簽芯片，如Impinj公司的 Monza 4 RFID標(biāo)簽芯片的系列產(chǎn)品已達(dá)到了更先進(jìn)的水平，其優(yōu)異的性能主要表現(xiàn)在可以擴(kuò)展的內(nèi)存選項(xiàng)、創(chuàng)新的保密功能、良好的抗干擾能力、業(yè)界領(lǐng)先的靈敏度指標(biāo)。
在學(xué)術(shù)方面，近年來頂尖的國際集成電路會(huì)議和集成電路期刊發(fā)表了越來越多關(guān)于 RFID芯片技術(shù)的論文，國際物聯(lián)網(wǎng)會(huì)議和國際RFID 會(huì)議也變得異常令人矚目，成為全球致力于RFID技術(shù)領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)和從業(yè)人員交流最新成果與進(jìn)展的良好平臺(tái)。
在工業(yè)方面，Impinj公司等 RFID 公司不斷取得技術(shù)進(jìn)步，材料和工藝創(chuàng)新，使得芯片的技術(shù)性能大幅提高的同時(shí)，其成本不斷降低，使市場(chǎng)不斷地成熟，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)不斷進(jìn)步和升級(jí)，相信在未來的時(shí)間，隨著該產(chǎn)業(yè)公司和研究機(jī)構(gòu)對(duì)技術(shù)進(jìn)步和革新的追求，芯片造價(jià)不斷降低，性能的紀(jì)錄不斷被刷新，眾多新技術(shù)與新應(yīng)用被不斷開發(fā)與推廣。
1.2 國內(nèi)現(xiàn)狀
國內(nèi)從事RFID產(chǎn)業(yè)的公司生產(chǎn)規(guī)模都不大，生產(chǎn)成本比較高，在眾多的全國RFID企業(yè)中，絕大多數(shù)為各種代理、外企分支機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)集成與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)，真正從事RFID核心技術(shù)開發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的企業(yè)寥寥無幾，這是我國RFID產(chǎn)業(yè)鏈中最薄弱的環(huán)節(jié)。針這樣的現(xiàn)狀和形勢(shì)，科技部在國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）的重大項(xiàng)目已經(jīng)明確把“射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)與應(yīng)用”列入，把UHF RFID的工作頻段劃分了840MHz～845MHz和920MHz～925MHz兩個(gè)頻段，2012年出臺(tái)了基于ISO/IEC18000-6的國家標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)我國電子標(biāo)簽的發(fā)展起到了非常重要的作用。
雖然與國外RFID芯片設(shè)計(jì)水平存在很大的差距，但是我國集成電路設(shè)計(jì)和制造業(yè)在近些年來也取得了令人矚目的發(fā)展和成就。在RFID芯片方面，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了自主設(shè)計(jì)。國內(nèi) RFID設(shè)計(jì)公司主要有北京清華同方集成電路設(shè)計(jì)公司、上海華虹集成電路設(shè)計(jì)公司、上海復(fù)旦微電子公司等。在芯片制造方面，諸如復(fù)旦微電子、上海華虹、上海貝嶺等優(yōu)秀企業(yè)都具有大規(guī)模生產(chǎn)RFID芯片的能力。
2 UHF RFID發(fā)展趨勢(shì)
2.1 與傳感器相結(jié)合
近年來，研究的熱點(diǎn)集中在RFID 技術(shù)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN，Wireless Sensor Networks）的結(jié)合方面，冷鏈物流的興起更是為內(nèi)嵌溫度傳感器的RFID標(biāo)簽的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展機(jī)遇和空間。
帶有溫度傳感器的標(biāo)簽已經(jīng)在很多論文中出現(xiàn)，而且市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了這類成品標(biāo)簽。適用于RFID的溫度傳感器設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于保證溫度范圍和精度的條件下使功耗控制在幾個(gè)微瓦，甚至幾百個(gè)納瓦之內(nèi)。目前的溫度傳感器，如果不采用校準(zhǔn)，誤差都是比較大的，因此，一般在RFID標(biāo)簽中采用的溫度傳感器都會(huì)采用校準(zhǔn)技術(shù)，采用兩點(diǎn)校準(zhǔn)的比較多，這樣又增加了標(biāo)簽的成本和復(fù)雜程度。
一些論文中雖然提到過在RFID標(biāo)簽中集成光傳感器，但是在實(shí)際中很難做到，主要問題在于光敏器件與工藝很難兼容，標(biāo)簽的封裝對(duì)光線進(jìn)入光敏器件的影響難以估計(jì)。但是相信隨著設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步，封裝技術(shù)的改進(jìn)和工藝的完善，光傳感器也許在不遠(yuǎn)的將來就會(huì)在RFID標(biāo)簽芯片中實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于壓力傳感器和濕度傳感器，也存在著類似于光傳感器一樣的問題，而且相關(guān)的研究幾乎還沒有展開。
2.2 片上天線
采用和集成電路芯片相同的材料和工藝制作而成的天線叫做片上天線（On-Chip Antenna， OCA）。片上天線可以分為兩種：第一種片上天線與電路芯片處在同一個(gè)硅襯底上，是真正意義上的片上天線，也稱為片內(nèi)天線；第二種片上天線與電路芯片不在同一硅襯底上，但被封裝在同一個(gè)管殼內(nèi)，也可以稱做封裝天線。
片上天線的設(shè)計(jì)和制作受到面積限制、工藝限制和干擾限制，天線的尺寸依據(jù)半波長或 1/4波長，通常芯片的尺寸小于該尺寸，要使天線尺寸盡量少受封裝面積和芯片的約束，就要求天線工作頻率不能太低，目前已有的關(guān)于RFID 片上天線多集中在HF、UHF和 MW頻段。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn) CMOS 材料和工藝，低金屬電導(dǎo)率、硅互連金屬尺寸、高介電常數(shù)和低阻硅襯底等方面的因素，都會(huì)對(duì)片上天線的性能產(chǎn)生一定的影響。由于硅器件結(jié)構(gòu)和芯片面積等因素的制約，RFID片上天線的增益、方向性等性能，都要比片外天線低，但對(duì)于單品的近距離應(yīng)用，是可以接受的。與常規(guī)天線相比，片上天線具有自身優(yōu)點(diǎn)：天線以及天線和芯片的連接都在芯片或封裝內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，可以大大減小無線終端產(chǎn)品的體積，減輕產(chǎn)品的重量，并使產(chǎn)品的重復(fù)性和可靠性得到提高。天線與芯片在生產(chǎn)過程中一次生產(chǎn)出來，可以大幅度降低規(guī)模生產(chǎn)下的產(chǎn)品成本。
2.3 大容量存儲(chǔ)器
由于受到芯片面積和功耗的限制，芯片中的存儲(chǔ)器一般都比較小，普通的標(biāo)簽以512bit和1Kbit的最常見。但是用戶希望的是大容量存儲(chǔ)器，能夠攜帶更多信息的標(biāo)簽對(duì)用戶而言無疑更具有吸引力。在這種市場(chǎng)的推動(dòng)下，大容量低功耗的存儲(chǔ)器已經(jīng)面世，目前，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了16Kbit、32Kbit甚至64Kbit存儲(chǔ)器的UHF RFID標(biāo)簽。相信隨著更深入的研究，更大容量更低功耗的存儲(chǔ)器會(huì)被開發(fā)出來并應(yīng)用在UHF RFID標(biāo)簽中。
3 結(jié)語
本文對(duì)UHF RFID國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)單介紹，并根據(jù)目前市場(chǎng)以及最新研究論文，對(duì)UHF RFID未來的發(fā)展趨勢(shì)做了總結(jié)，得出了與傳感器相結(jié)合、片上天線和大容量存儲(chǔ)器三個(gè)方向?qū)⒊蔀閁HF RFID發(fā)展熱點(diǎn)的結(jié)論。
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