RFID系統整合客製化標籤設計仰賴天線調校

RFID IC設計演進NXP

RFID技術由來已50年之久，在我們日常生活中其實也以各種面貌出現，如台北捷運公車的悠遊卡、賣場及書店門口的防竊系統、社區門禁管制系統感應裝置、圖書館進出及書籍管制、寵物晶片…等皆是RFID實際應用模式。由於RFID應用範圍極為廣泛，各家業者紛紛跨足提供RFID系統整合及解決方案…

RFID是藉由晶片發射電波，以讀取器於特定有效範圍內讀取物品資訊，標籤形狀及大小都不受限制，RFID技術可省去傳統條碼盤點或通關人工作業，減少人工干預、加速物品流通時間。世界各國的RFID技術研發現況不同，卻各有擅長之處。

RFID應用廣泛，產業應用跨製造、物流、文教、科技、零售、乃至醫療業。基隆長庚醫院與惠普合作，將RFID技術應用於手術房內；工研院與台北醫學大學利用腕帶型標籤掌握病患與員工狀況、及接觸史，減輕護理人員壓力；惠普幫助東門國小建置全台首座RFID圖書館；裕隆日產與IBM、工研院系統中心合作，在汽車保修服務改採RFID技術加速保修流程。以上案例說明RFID技術必須經過系統整合，以客製化解決方案，提供客戶量身打造的系統，才能將RFID技術真正導入企業或社區，讓RFID技術落實。

台灣RFID技術　採防碰撞機制演算法

觀察台灣RFID應用、推廣方面，2006年經濟部設立「RFID 公領域應用推動辦公室」，目的在提升台灣 RFID技術及應用導入經驗，協助公領域推動RFID應用，RFID先導計畫分「居家與公眾安全」、「貿易通道安全」、「航空旅運運用」、「食品流通安全」及「健康與醫療應用」5個領域進行。

技術方面，台灣工研院幾年前跨入RFID產業，研發IC晶片、天線、讀取器…等技術，除讀取器外，工研院開發不含電池的被動式RFID系統，也開發了符合ISO標準規範的台灣第1顆RFID晶片。晶片開發技術是使用與操作頻率無關(Frequency Independent)的架構，配合不同標籤及天線，可同時應用於915MHz與2.45GHz頻段。為了可快速讀取大量電子標籤，在讀取器與標籤間採用二進位搜尋(Binary Search)與沉睡(Deep Sleep)的防碰撞機制演算法，透過讀取器與天線合一設計縮減讀取器體積。

對提升應用效率方面，工研院以長距離傳輸RS-485做為傳輸介面，掃讀系統可同時串連256支讀取器，減少人力干預的時間與過程，工研院系統中心同時也是全球少數4家RFID產品電子編碼(EPC)全球測試中心之一。此外，台灣高等教育在發展RFID亦不遺餘力，台灣大學與台灣科技大學的RFID研發中心預計於2009年合併，為台灣RFID開發技術注入更多新動力。

大廠技術合作　在台開發解決方案

國外大廠在台灣推動RFID動作頻繁，惠普於2004年成立亞太區第1個RFID卓越中心、微軟同年斥資1億元在台成立RFID卓越中心、富士通於2005年來台設立RFID研發中心…等，國外大廠針對台灣RFID產業蓬勃發展與市場需求，提供其技術優勢與台灣共同開發解決方案，加強不同垂直產業的加值應用效益。

HP提供製造與零售產業相關客製化RFID系統模擬與解決方案，由Wal-Mart、P&G、Nestle、FedEx、DHL與Unilever…等客戶採用，提升貨品追蹤與管理效率，簡化庫存或物流管理程序。與台灣廠商合作方面，HP與廣達電腦合作，在資訊科技業供應鏈導入RFID技術，並與工研院共同推動國際標準、技術交流跟開發各行業適用的解決方案。

微軟RFID卓越中心在台灣的RFID技術相關合作模式，則針對前端電腦與後端系統，加強台灣前/後端資訊系統的設計能力，並推廣應用於生產、製造、金融、消費、資安…等領域的應用支援。

富士通提供的ISO18000-6 Type B與EPC global規格，分屬UHF頻帶的2大規格。EPC global是以該組織前身的Auto-ID中心所開發的商品編碼體系為基礎所制定RFID技術規格，因此，這種規格運用方式是將64位元或96位元商品代碼或其它資料寫入IC標籤，讀取後便透過中央伺服器進行資料參照。而ISO18000-6 Type B不僅可讀取資料還能自由寫入資料，可在每個流程中覆寫或替換部分資料。EPC global可運用於大規模的流通業，而ISO18000-6 Type B則可用於各項工程的資料讀寫及物品追蹤，使用者可依運用環境選擇不同規格。

RFID系統最佳化　IC標籤及讀取機設計為首要

RFID標籤若在干擾多的工業環境運作，設計技術就需朝更高效能思考，以抵禦抵環境干擾問題。德州儀器(TI)在2008年推出的12mm多用途楔形轉發器及24 mm LF圓形電子標籤，即針對嚴峻的工業環境所開發，其中12mm多用途楔形轉發器可直接掛載於金屬，藉以改善晶片電路系統，而24mm LF圓形電子標籤以TI半雙工(HDX)無線電通訊及專利調諧程序製造，在廢棄物管理及工業生產應用方面，可增加讀/寫效能的一致性。

相較於全雙工(FDX) LF，HDX可提升50%讀取範圍。由於FDX則會在收訊時讓讀取器訊號持續開啟，因此，讀取FDX電子標籤時可能產生射頻干擾；而HDX讀取器在HDX電子標籤回應時會關閉，所以可發出比FDX更強的射頻訊號。HDX另採鍵控調變射頻技術，可使TI的電子標籤防禦電磁波干擾(EMI)的表現相對優異，讀取器亦可有效讀取和區別相臨的電子標籤。

RFID結合醫療　模內技術待開發

RFID應用於製造業、物流業…等都已相當常見，醫療與製藥領域是近幾年比較新穎且具新進展的RFID應用。南韓SK Telecom未來事業部部長尹真熙表示，原先南韓對RFID策略是希望將手機結合RFID技術，但礙於成本及消費者習慣，還有最根本的將SIM卡結合RFID晶片的技術問題，都使手機採行RFID技術遇到重重瓶頸，因此，SK Telecom目前則將RFID在手機領域的資源，全面轉而應用於醫療應用領域，積極將RFID技術導入醫藥層面。RFID技術能改善醫療部門運作流程，也能為製藥供應鏈創造價值，並且能直接、間接強化病患安全，降低醫護人員負擔。

RFID應用在醫療領域主要在「病人用藥安全與照護」、「特殊及管制藥品庫存追蹤與管哩」 2大方向。在病人用藥照護方面，利用結合RFID、UD藥包條碼的讀取裝置，並與護理系統整合的「行動護理車」進行病人核對、給藥核對，可提供換班交接護理人員核對病患即時用藥資訊及現場護理資料儲存，透過更科技的電腦系統降低人工錯誤率，提高病人用藥安全與醫療照護品質。至於藥品庫存追蹤與管理方面，管制藥品外包裝貼附RFID標籤(內含藥名、批號、有效日期…等藥品資訊)，使入庫、保存、盤點、領用…等程序自動化，取代大量人工作業。

當然RFID在醫療方面的應用也不僅止於標籤和讀取器。由於製藥供應鏈複雜度高，涉及化學藥品廠、製造/批發商、物流商、藥房、醫院…等，因此，使用重覆性高的「標籤盒」亦是未來解決方案之1，以UHF頻段所打造的「模內」(In-mold)  RFID技術則，是目前正在開發中、將標籤整合至塑膠盒中的1項技術，此解決方案使標籤即使在嚴峻、污染源甚多的工業環境下，亦能受到良好的保護。

RFID標籤開發須搭配環境　天線調校技術提升讀取係能

目前RFID已步入實用化階段，在科技、網路日趨進步的時代，RFID系統需更高速的處理性能及安全性，也因此RFID標籤設計也愈趨多樣化。

日本NEC日前推出2款RFID標籤，1款是內置電池、可自動發送2.45GHz無線頻段電波的標籤，通訊距離達50公尺，另1款是採UHF頻帶、防電波干擾、防誤讀的「Smart Front Controller」。NEC在防止電波干擾技術開發上，Smart Front Controller使用時需嵌入伺服器和讀/寫機間，因此，可同時對多個讀/寫機情況進行控制，藉此避免電磁波干擾。

RFID優點眾多，在晶圓代工方面，可藉著RFID系統尋找晶圓盒、run card、probe card，降低測試備料時間，也可測試相關參數與程式，由在晶圓盒上的RFID標籤啟動Auto setup進行自動設定，避免設定錯誤造成誤測或設備無法動作。

以工廠產線採行RFID技術為例，工廠大量生產必須在一定時間內讀/寫資料，生產線與輸送帶上的資料讀取完畢後即被運送至據點或門市。使用者選擇標籤時，若物流中心採Wireless LAN，設計標籤時就得先排除2.45GHz頻段才能避免電波相互干擾，尚可架設複數天線擴大讀取範圍。

RFID技術未來趨勢　企業需求考量為要

因應科技快速發展，在RFID研發腳步加快、技術日漸成熟，RFID能否與其它無線技術整合仍是未知數，但成本或技術已不再是最大考量，未來企業應用RFID將是趨勢，但能否客製化？系統整合仍是最大問題。

NXP RFID設計師Harald Witschnig表示，企業要導入RFID技術仍須進行環境檢測，並思考整體商業目標及導入效益，才能決定採行何種RFID標籤設計，再執行RFID系統導入方法。RFID導入商業流程攸關整體效能，但必須克服教育使用者及新科技接受度相關問題，確實了解RFID用途與需求才是上策。