RFID／NFC觸發智慧商機 ST啟動未來生活
- 台北訊
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經過將近10年的發展，物聯網近年來成長開始加速，主要原因除了市場已熟悉此概念，導入意願逐漸加強外，技術面的持續精進也是重要因素，尤其是RFID與NFC這兩大近場傳輸標準，這幾年應用快速普及，已然成為未來智慧生活的核心通訊架構。在6月底由ST主辦的「意法半導體智慧聯網技術研討會—RFID/NFC近距傳輸ST驅動未來生活」中，各領域的專家就針對這兩項技術提出精闢看法。
ST業務總監陳人福指出，在科技帶動智慧生活(life.augmented)概念下，ST將產品觸角延伸倒生活各領域，包括車用、智慧物件、智慧家庭、智慧城市、工業製造等，並將這些應用場域所累積的專業知識，打造出不同領域的解決方案，其中物聯網與智慧駕駛更是兩大成長動力，讓ST的2017年全球營收大幅上揚，達到83億5千萬美元，年成長幅度則為19.7%。
陳人福進一步表示，ST在智慧駕駛與物聯網市場的的布局相當多元，智慧駕駛部分ST提供了專用的駕駛IC、離散元件、功率電晶體、類比晶片、電源轉換IC等，物聯網分面則以微機電、專用影像感測器、數位ASIC、泛用型資安MCU與EEPROM等產品為主。
就產品策略來看，ST有3大核心產品線，包括AMS(Analog ,MEMS& Sensor Group)、MDG(Microcontrollers & Digital ICs Groups)、ADG(Automotive & Discrete Group)，陳人福指出，這3大產品線涵蓋了目前智慧駕駛與物聯網絕大多數應用，未來ST將持續投入資源研發。
NFC/RFID應用逐漸多元
對於物聯網與智慧物件的趨勢發展，ST產品行銷經理黃鐙誼在「無源智能裝置設計與應用」議題中，針對其設計走向提出精闢看法。他指出，對物聯網與智慧物件來說，資料傳輸和電源都是相當重要的設計，尤其是這幾年各類行動設備與穿戴式裝置市場日益蓬勃，不同類型應用場域需要符合各自需求的通訊技術，而在其中，NFC與RFID將會扮演重要角色。
相較於其他通訊技術只能傳輸數據，NFC與RFID最大的差異在於可同時傳送資料與能量。黃鐙誼指出，部分物聯網系統或穿戴式裝置的應用場景難有蓄電設計，而對電子產品來說，沒有電源就完全無法產生作用，這些系統就必須用到可同時供電與傳輸資料的NFC與RFID，透過能量改變相位，將資料儲存在非揮發性記憶體中，以發揮系統功能。
從技術面來看，RFID可分為LF、HF、UHF等3種技術，這3種技術的頻段不同，其傳輸距離、天線設計與對應環境也都各有差異，LF主要應用在生物標誌，HF的RFID與同樣位於此頻段的NFC，則適用於產品識別、公眾交通系統與行動支付，至於UHF，目前多為零售業與物流業所應用，像是智慧貨架或自動倉儲系統。
目前ST在NFC/RFID領域主要為ST25系列產品，這系列涵蓋了NFC/RFID收發器、標籤和動態標籤等3大類別，黃鐙誼指出，在物聯網與智慧物件的應用中，NFC/RFID晶片必須側重介面連結、穩定度與功耗等設計，而ST25系列產品在這些部分也都有進一步的強化。
他以ST近期推出的動態標籤晶片ST25DV為例，在介面連結部份，ST25DV具有非接觸射頻介面和I2C匯流排介面，此一雙介面設計讓NFC智慧型手機或RFID讀取器可與附近的智慧表計、物聯網設備、專業級或消費類產品等設備內的主微控制器進行非接觸通信。
而為求穩定度，在25°C環境下，ST25DV可重複讀寫100萬次，資料保存期限長達40年。至於功耗設計，ST25DV採用1.8V-5.5V的I2C電源，各種模式的功耗極低，待機功耗低於1µA，適用於功耗敏感或電池供電設備，此產品還提供能量回收功能，對零功耗設備來說，是非常理想的選擇。
另外，在超高頻長距離部分，ST的ST25RU3993是一超高頻 RFID讀寫器，能讀取長達十幾公尺的無源標籤，且其內建功率放大器及省電的特性，非常適合應用在行動裝置，應用於現在的零售市場，無人零售，自助販賣機或櫃上，為商品提供可靠的追蹤管理。ST在物聯網的關鍵技術NFC/RFID上提供了全方位且創新的產品。
技術與應用並進
除了ST25DV，系列中的其他ST25產品，也都有絕佳設計，資深技術行銷工程師吳祥民指出，NFC要能被大量應用，除了創意之外，最佳化的內部設計也不可或缺，尤其以NFC作為主要通訊技術的系統，在讀寫兩端都被要求可快速而穩定的感應，而要滿足此要求，天線設計就成為重點。
吳祥民進一步介紹ST25系列，就如前面提到，此系列涵蓋讀取器與標籤兩部分，而標籤又分為一般標籤與動態，使用者可從產品型號區分類型，ST25Txxx型號中的T即是Tag的意思，這類型產品一般標籤所用，而若是ST25Dxxx，D就是Dynamic，也就是用於動態標籤，延續此命名邏輯，讀取器產品則為ST25Rxxx。
對於NFC動態標籤的天線設計，吳祥民以ST的ST25DV/M24LR與M24SR做比較，ST25DV和M24LR屬於傳輸距離較長的ISO15693標準，M24SR則為ISO14443，其傳輸距離較短，兩方的主頻段都是13.56MHz，其中M24SR晶片的內部電容值低於ST25DV/M24LR(25pF對27.5pF)以便於使用相同的天線。
至於在讀取器部分，吳祥民則以ST25R的CR95HF為例介紹調諧電路的實際設計狀況，他指出此部分流程有4個步驟，首先是測量PCB上的CR95HF天線阻抗，再來則是使用CR95HF EMI濾波器計算工具估算C11，C12，C2和ZRX阻抗值，第3步驟則是在不為電路板供電的情況下，使用網路分析儀測量TX1和TX2之間的電路輸入阻抗，若有必要，再行調整C11，C12和C2電容值。
另外吳祥民也提供了一個設計技巧，他建議設計者可使用C2調節調諧頻率，並利用C11/C12調節阻抗幅度，如此便可透過CR95HF EMI濾波器計算工具的阻抗曲線功能進行驗證。
除了NFC/RFID的技術與應用介紹外，ST的合作夥伴—拍貼生活(tapbee)創辦人林志強也針對NFC的實際應用，提出相關看法。拍貼生活是新創公司，其產品包括自主研發的NFC晶片物聯網、手機應用模組、即時通訊平台、AI Chatbot、電子支付等系統，透過自建的 tapbee+ 雲端平台，掌握即時行動數據，並結合第三方夥伴，提供消費者生活服務體驗。
林志強指出，在科技的進步下，各類型電子產品已經遍佈在我們生活周遭，這些隨處可見的設備，都隱藏了龐大的創意與商機，拍貼生活就用最簡單的觸碰動作，立即反饋給消費者服務應用，用科技創造出感動、以創意便利生活。
拍貼生活已經利用NFC，結合週邊生活，在台灣創造出多種應用，例如與台中大甲鎮瀾宮合作，推出大甲媽祖平安科技御守，在御守內設置NFC標籤，使用者只要下載應用程式，開啟手機內NFC功能並與御守碰觸，即可開啟導航功能，在媽祖的保佑下回家
現在NFC手機已相當多，不過此一功能目前多只用來作為電子錢包的支付工具，林志強認為未被善用相當可惜，不過這也代表此技術還有相當大的應用空間。
他以電子支付為例，當消費者將手機與讀取器接觸，在輸出付款訊號的同時，也可接收讀取器傳來的折扣或其他優惠訊息，藉此擴大商機。而就算只用於身分識別，除了在門禁系統外，NFC也可將應用延伸到其他領域，像是路跑、會議等大量人數參與的活動，都可利用NFC提升活動的運作效率。
STM32打造智慧願景
除了NFC/RFID，MCU也是智慧聯網的關鍵元件，作為全球此一領域的龍頭廠商，ST無論是技術或產品線都相當完整，技術行銷專案經理王柏雄在研討會上就完整介紹了ST 32位元MCU—STM32的應用走向。
從2007年推出全球首顆內建Cortex-M的32位元MCU—STM32F1之後，ST在此一產品線的步伐就不曾中斷，且針對不同應用情境需求推出對應產品，例如訴求低功耗設計的STM32Lx系列、高效能的STM32H7系列，另外也有整合多種技術像是DSP與類比的STM32F3，最新款則是在2018年3月推出STM32WB，這也是ST首款導入無線通訊功能的STM32系列產品。
從2007年推出首款產品至今，STM32目前已有12大產品線、超過800種型號，全球總銷貨量超過30億顆，而針對STM32的產品特色，王柏雄認為有五大優勢，包括即時性效能、功耗設計、週邊元件支援、整合能力、生態系統，這些特點建構出STM32強大的市場競爭力。
至於未來32位元的MCU趨勢，他指出低功耗仍會是市場重點需求，近年來物聯網的資安意識抬頭，安全也將成為必要考量，此外邊緣運算概念的興起，MCU的運算能力開始被要求，多核心架構將漸受重視。
在物聯網概念的帶動下，智慧化裝置將在人類未來生活中扮演重要角色，NFC/RFID問世已久，技術已臻成熟，過去多僅用於門禁系統的身分識別與行動支付，隨著物聯網市場的啟動，各種創意開始被開發出來，未來的應用將會更豐富多元。而除了通訊技術之外，運算單元也是智慧物件的核心之一，透過低功耗、安全、高運算能力的MCU，物聯網可進一步強化效能，落實系統的智慧化願景。
