零售行业的RFID应用难点及核心技术分析

    你有没有想过这样的场景,某一天到超市买东西不用长时间排队了,因为通过自助买单系统,你手中的小推车就能完成买单过程,无需收银员。另外一个新闻故事,世界知名品牌宝洁公司在多年前试图通过街区系统采集大数据,他们在产品中使用了RFID技术,采集车出巡时能获取到RFID信息,下一步就是利用大数据来处理规划问题。
 
    将这两个故事场景结合到一起的是RFID。长期从事UHF RFID芯片的开发和研究工作的甘泉先生目前也是RFID世界网的特约专家讲师。在2016年4月7日至8日的2016 RFID世界大会上,甘老师以“零售行业的RFID应用难点及核心技术分析”为题发表了精彩的演讲。
 
    从沃尔玛对一维条码的推广到沃尔玛提出无源电子标签需求,从Berkeley大学教授提出无源RFID研究到成立Alien等RFID科技公司,从Alien研发出第一代标签芯片H2到工业化量产的封装标签技术,从全球一颗-18dBm灵敏度的标签芯片H3横空出世到香港机场及沃尔玛大规模使用RFID标签……甘老师通过自已丰富的行业经历编撰出一个清晰的UHF RFID的编年史。用他自己的话讲,这也是一个“芯片灵敏度不断提高,标签成本不断降低”行业发展史。
 
    甘老师在演讲中指出,UHF RFID的技术特性决定了当前RFID标签应用量大的是服装和零售两个市场,而嵌入式应用市场也正在慢慢崛起,未来会有明显的增长。他引用了IDTechEx 2015的市场调研数据,从标签的应用总量来看,2016年将接近60亿枚,到2021年将接近270亿枚;从产值上讲,2016年将超过3.9亿美元,到2021将超过14亿美元。数据还显示,在零售服装领域2011年标签使用量为3亿,2016年增至47亿。全球服装领域的巨头们均在极力推广RFID的普及应用。
 
    为何这些服装和零售品牌都很乐意推广RFID?甘老师指出了三个最主要的原因:一是RFID能帮助这部分企业减少库存,二是RFID能提高货品盘点的准确率,三是RFID能带来更高效率经营成果。
 
    甘老师认为,在海量零售市场中,RFID也有必须面对的技术难点,当前的标签芯片技术和阅读器技术中都有一些难点一直困扰大家。先是芯片存储稳定性问题:为了追求超低功耗低成本的芯片存储,在实际应用中会有万分之一左右的存储失效。出现RFID标签数据丢失(几乎所有的芯片供应商都有问题),将对自动化读取带来很多麻烦。且且,这个问题已经是长达20年的技术问题一直没有解决。其次是阅读器的读取率:如果超过100件衣服在短时间里被快速读取,那么对阅读器的性能要求将会很高。从趋势上看,过去企业关注读取距离,而现在更加关注读取率。
 
    甘老师为大家推荐了新一代的UHF RFID芯片Higgs EC。它采用ECC存储技术,实现存储自校正功能,从基础研究进行突破,彻底解决了存储失效的问题。该技术具有高稳定性特点,通过设计、测试、工艺保证。
 
    新一代标签芯片为何要命名为Higgs EC?所谓EC,即Self-Correcting Memory,是一项自校正存储功能。甘老师指出,它是针对低功耗存储的自校准功能,采用全新的存储框架体系,稳定存储时间可达50年,超过20万次的重复写入,每次读写可以自校准和更改,解决了海量应用中的存储数据丢失问题(现在存在万分之一到三左右的数据丢失)。此外它还能实现安全加密:支持硬加密动态认证算法,阅读器可以进行通讯和身份确认防克隆。在灵敏度方面,读灵敏度-22.5dBm(with 2dBi antenna),写灵敏度-19dBm(with 2dBi antenna),支持爆炸写、快速写指令。
 
    针对日益成熟的UHF RFID技术,甘泉发表了自己的看法,指出未来超高频RFID技术发展主要有三个方向:定位、加密、传感器集成。
 
    定位的市场需求有:货架或仓库实时盘点、快速找货、人员车辆物品定位或轨迹判断,现阶段实现方式为手持机通过场强寻找、进出门的区域定位,或地标定位、宽范围的覆盖定位,未来的研发方向将采用多天线列阵的波束控制定位、基于卫星定位的三点式定位、基于信号强度及相位变化的3D处理轨迹定位。
 
    加密的市场需求有:电子票证、电子车牌等对安全加密的需求不断提出、对身份认证和防克隆的需求越来越高、对数据防篡改的需求种类增多。现阶段实现方式为Gen2 V1不具有安全加密方式、Gen2 V2和国标都具有加密方式,国外推出了128 Bits AES加密,国内行业标准电子车牌标准使用MS7国密、Gen2 V2 不兼容Gen2 V1。未来的研发方向将侧重于如何实现加密环境下的标签高灵敏度应用,成本、性能、速度的妥协。
 
    传感器集成的市场需求:带有温度传感器的应用大量出现,如冷链管理;物联网和传感网的低成本节点;需要带有传感器接口的芯片。现阶段实现方式是传感器和ADC及MCU的IIC接口,兼容Gen2 标准,成本高、功耗大。未来的研发方向侧重如何实现高灵敏度高精度的传感器集成、如何控制成本等。


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