RFID行業(yè)新階段：攻克UHF RFID芯片技術(shù)，5G-A無源物聯(lián)網(wǎng)帶來新機會

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/莫婷婷）無源物聯(lián)網(wǎng)以其自身不需要配備電池，可以直接從外界環(huán)境獲取能量表現(xiàn)出來的潛力被業(yè)界關(guān)注。其在功耗、尺寸以及成本等方面具備優(yōu)勢。在整個物聯(lián)網(wǎng)市場中，被認為是一個千億級市場的細分領(lǐng)域。業(yè)內(nèi)人士普遍認為，物聯(lián)網(wǎng)金字塔基石以RFID、PIOT等為代表的低成本千億量級應(yīng)用的無源物聯(lián)感知標(biāo)簽。

RFID技術(shù)作為無源物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴大，對RFID芯片的需求不斷增長。此前，超高頻RFID芯片一直由國際廠商占據(jù)主流地位，如今國產(chǎn)RFID芯片廠商在技術(shù)上進展如何，5G-A技術(shù)與RFID技術(shù)融合能夠具備哪些技術(shù)優(yōu)勢？


國產(chǎn)UHF RFID芯片迎來技術(shù)突破

當(dāng)前，RFID市場海外需求穩(wěn)步增長，國內(nèi)需求階段性不足但潛力巨大。從鞋服、快消品零售、物流包裹領(lǐng)域這三大領(lǐng)域來看，平頭哥半導(dǎo)體產(chǎn)品經(jīng)理宋海龍認為未來的增長重點是在物流包裹領(lǐng)域。

“近兩年來部分歐美大牌的物流公司已經(jīng)實現(xiàn)了物流包裹級的規(guī)?；瘧?yīng)用。今年也有部分客戶找我們做定制，希望在物流包裹領(lǐng)域進行試點。如果能夠把物流包裹領(lǐng)域來打開，我們相信這個市場會有更大的發(fā)展”，他在IOTE 2024 深圳RFID無源物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)研討會上表示。

RFID根據(jù)頻率高低，可以分為低頻、高頻、超高頻及微波，前面三種屬于無源的形式，微波以有源的形式存在。隨著技術(shù)發(fā)展，消費者對超高頻（UHF）RFID的需求也不斷增加，成為RFID快速增長的頻段。

超高頻RFID的產(chǎn)品主要以標(biāo)簽、讀寫器兩大類為主。根據(jù)AIoT星圖研究院的調(diào)研數(shù)據(jù)，2021年全球UHF RFID標(biāo)簽的出貨量為300億個，預(yù)計今年將增長至540個。2021年全球UHF RFID讀寫器的出貨量為83萬臺，預(yù)計今年將增長至150萬臺。

AIoT星圖研究院負責(zé)人張中良在RFID無源物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)研討會上表示，全球UHF RFID標(biāo)簽芯片還是以國外廠商占據(jù)主流市場。在芯片分布統(tǒng)計中，預(yù)計2024年國外芯片將超過500億顆，NXP和英頻杰是兩大巨頭；國內(nèi)芯片將達到30億顆，凱路威、復(fù)旦微、智匯芯聯(lián)、上海坤銳、平頭哥半導(dǎo)體等國內(nèi)芯片廠商也已形成規(guī)模化應(yīng)用。


宋海龍在會上提到，當(dāng)前RFID技術(shù)實現(xiàn)了明顯的提升，國內(nèi)芯片公司技術(shù)能力有了長足進步，多數(shù)芯片可以轉(zhuǎn)型到超高頻RFID芯片，并且靈敏度都能夠達到-24dbm。例如平頭哥半導(dǎo)體的宇陣611系列的靈敏度達到了-25dbm。

宋海龍也透露，公司的新一代通用超高頻RFID電子標(biāo)簽芯片即將發(fā)布，將采用全新芯片架構(gòu)、工藝，在性能、成本，以及環(huán)境適應(yīng)性上都有一定的突破。

電子發(fā)燒友在IOTE 2024上了解到，復(fù)旦微的超高頻標(biāo)簽芯片F(xiàn)M13UF0051E以及坤銳電子的超高頻RFID標(biāo)簽芯片Qstar-7U現(xiàn)已經(jīng)通過 GS1 認證。

復(fù)旦微的FM13UF0051E采用了創(chuàng)新的FDT技術(shù)，在靈敏度設(shè)計、低功耗設(shè)計、高可靠性設(shè)計等方面具備技術(shù)優(yōu)勢，配合RD1616讀寫器芯片，能夠提升識讀率，拓展讀寫距離。此外，公司第二代多協(xié)議超高頻讀寫器芯片持續(xù)優(yōu)化中。

復(fù)旦微FM13UF0051E（電子發(fā)燒友網(wǎng)攝）

隨著上述兩款超高頻RFID芯片獲得國際認證，國產(chǎn)RFID芯片廠商也將能夠進一步提升在全球市場的競爭力，加速國產(chǎn)化替代的進程。


無源物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展至3.0時代，5G-A迎來發(fā)展?jié)摿?/strong>

在技術(shù)的演進下，無源物聯(lián)技術(shù)經(jīng)歷了點對點近域時代、用戶局域網(wǎng)時代、蜂窩網(wǎng)廣域時代。從采用傳統(tǒng)RFID一體式，只能進行點對點的掃描，再往后發(fā)展，RFID采用了基于藍牙、WiFi、NBIOT、LoRa等局域網(wǎng)協(xié)議，實現(xiàn)室內(nèi)中等距離無源通訊，可以規(guī)模盤點。再到蜂窩網(wǎng)廣域時代建立基于基站和云平臺的萬物互聯(lián)新業(yè)態(tài)，如PIOT，實現(xiàn)遠距離全產(chǎn)品全周期追溯。在不同應(yīng)用場景，廠商會選擇運用不同的技術(shù)和方案。也就是說，上述無源物聯(lián)技術(shù)是同時存在的。

作為一個千億級市場，無源物聯(lián)網(wǎng)吸引了業(yè)內(nèi)的關(guān)注。產(chǎn)業(yè)鏈廠商持續(xù)探索RFID技術(shù)的迭代。那么，無源物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)上還能有哪些升級？

華為正在嘗試推進5G-A技術(shù)在無源物聯(lián)網(wǎng)中的發(fā)展。華為無線標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展高級專家許海平在研討會上表示，RFID大部分的應(yīng)用場景集中在商超、鞋服等行業(yè)中，在RFID可能做的不夠好或者做不了的場景，就是5G無源物聯(lián)網(wǎng)需要去探索的場景。“我們希望這不是跟RFID形成一種競爭關(guān)系，而是我們?nèi)ネㄟ^技術(shù)的升級去探索一個新的業(yè)務(wù)場景，去創(chuàng)造另外一個千億連接的市場空間?！?br />


與傳統(tǒng)無源物聯(lián)網(wǎng)相比，5G-A無源物聯(lián)網(wǎng)具備哪些特點呢？

傳統(tǒng)RFID主要是采用單點式結(jié)構(gòu)，Unlicensed頻段，采用RFID協(xié)議，讀取范圍為3-8m，短距。隨著技術(shù)的演進，RFID采用了分離式架構(gòu)，上行靈敏度提升，讀取范圍提升至5-10m。而采用了5G-A蜂窩技術(shù)的無源物聯(lián)網(wǎng)采用PIOT協(xié)議，在室內(nèi)的讀取距離提升10-24m，室外長距可以達到300-500m，能夠多場景組網(wǎng)。

許海平介紹，相比傳統(tǒng)無源物聯(lián)，5G-A無源物聯(lián)具備5大優(yōu)勢：

一是標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議版本，全球統(tǒng)一技術(shù)自主。為了提升芯片的性能，芯片廠商不斷地迭代增益技術(shù)，“當(dāng)我們想把技術(shù)性能進一步提升時，發(fā)現(xiàn)沒有標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)。這是很難在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)實現(xiàn)規(guī)模商用的”，他提到，5G無源物聯(lián)網(wǎng)采用的是3GPP標(biāo)準(zhǔn)，這是全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，也有利于未來廠商推進國際業(yè)務(wù)。

二是頻譜功率方面，功率大，可以實現(xiàn)比原有RFID更大的性能；干擾可控。三是覆蓋遠，抗干擾。四是連續(xù)組網(wǎng)，全自動化。連續(xù)組網(wǎng)的能力可以帶來更多應(yīng)用場景的拓展。五是支持3類標(biāo)簽更多場景。

3GPP定義了無源物聯(lián)三類標(biāo)簽，分別為A類標(biāo)簽、B類標(biāo)簽、C類標(biāo)簽。A類標(biāo)簽支持無線供能，B類標(biāo)簽依賴環(huán)境供能，覆蓋距離更長，C類標(biāo)簽的功耗比NB-IOT低100倍，可支持環(huán)境供能，但覆蓋比NB-1OT差20~40dB。

當(dāng)前3GPP標(biāo)準(zhǔn)R19版本Ambient loT立項范圍主要是基于室內(nèi)場景，未來在R20標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)后，可以同時支持手機網(wǎng)絡(luò)、無源物聯(lián)的技術(shù)。R19標(biāo)準(zhǔn)版本提及的拓撲結(jié)構(gòu)或?qū)⒂袃煞N形式，一是室內(nèi)基站標(biāo)簽直連，二是室內(nèi)UE中繼。關(guān)于中繼的方式，不同的廠商有不同的看法，一種是做成基站的形態(tài)，功率可以更大；另一種是做成網(wǎng)關(guān)的形態(tài)，可以更加靈活，最后的結(jié)果還得等標(biāo)準(zhǔn)最終發(fā)布。

在覆蓋能力和組網(wǎng)能力等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上，收發(fā)一體式RFID的綜合覆蓋能力為5到8米，Ambient loT蜂窩無源物聯(lián)(A/B類)綜合覆蓋能力可以達到70到200米，且組網(wǎng)能力強、抗干擾能力更強。

除了華為，中國移動也在推進5G-A無源物聯(lián)網(wǎng)，其發(fā)展規(guī)劃將分為三個階段，近期將打造組網(wǎng)式樣板方案，推動蜂窩式技術(shù)驗證；中期將完成組網(wǎng)式方案商用部署，開展蜂窩式典型場景試點；遠期則是持續(xù)完善多場景解決方案，全面推進各行業(yè)規(guī)模商用。

目前，業(yè)內(nèi)已有廠商推出5G-A無源解決方案，包括智匯芯聯(lián)推出的5G-A PIoT Pegasus無源物聯(lián)網(wǎng)芯片，坤銳電子推出的5G-A廣域無源物聯(lián)硬件解決方案——5G-A標(biāo)簽仿真器，中移芯昇推出了自研的ARP無源數(shù)據(jù)路由平臺，并且在今年3月助力中國移動廣西公司5G-A無源物聯(lián)網(wǎng)（3.0）項目順利完成試點驗證。