英飛凌積極尋求廉價(jià)標(biāo)簽

無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）標(biāo)簽，現(xiàn)今的價(jià)格是每件30到50美分。這么高的成本，要把它們貼到大部分消費(fèi)品上是不經(jīng)濟(jì)的。如果能把價(jià)格降到每件1美分的水平上，那么零售商以及其他許多商戶就能夠大規(guī)模應(yīng)用它。甚至可能建立一個(gè)全球性的RFID系統(tǒng)，那將大大節(jié)省每個(gè)人，無(wú)論是消費(fèi)者還是制造商的時(shí)間和金錢。這種廉價(jià)標(biāo)簽使得制造商可以對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈中多達(dá)數(shù)十億件商品進(jìn)行有效監(jiān)控，從倉(cāng)庫(kù)到商店再到購(gòu)買者，甚至一直監(jiān)控到商品變成垃圾的整個(gè)過程。

     對(duì)于硅芯片制造商而言，廉價(jià)智能標(biāo)簽已成為一個(gè)重要的目標(biāo)市場(chǎng)。慕尼黑的英飛凌公司是全球第六大半導(dǎo)體制造商，它最近發(fā)現(xiàn)了一種制造智能標(biāo)簽的方法，有可能大大降低這些標(biāo)簽的成本。這種標(biāo)簽中的集成電路將直接由交流電而不是直流電來(lái)驅(qū)動(dòng)。

     RFID標(biāo)簽主要由兩個(gè)部件組成：硅片以及金屬線圈天線。當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入一臺(tái)名為讀取器的電子設(shè)備周圍1m左右時(shí)，它的天線就能捕獲讀取器發(fā)送的微弱射頻信號(hào)。通過磁感應(yīng)現(xiàn)象就可以從振蕩磁場(chǎng)中獲取能量，以驅(qū)動(dòng)硅片中的邏輯電路和非易失性存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器用于記錄商品類型、生產(chǎn)日期以及價(jià)格等貼有該標(biāo)簽的商品的信息，即使存儲(chǔ)器好幾年也沒有被啟用，這些信息也不會(huì)丟失。對(duì)傳入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后，通過一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)形天線，標(biāo)簽就可以提取并發(fā)送加密數(shù)據(jù)給讀取器，其發(fā)送信號(hào)的工作頻率為13.56MHz。

    目前RFID標(biāo)簽的制造成本分為三部分：三分之一用于制造芯片、三分之一用于制造天線，最后三分之一用于包裝，即把芯片和天線整合在一起。英飛凌的一位高級(jí)研發(fā)主管Werner Weber指出：“因此，要制造價(jià)值1美分的RFID標(biāo)簽，我們必須削減每一部件的成本?！?

     約1年前，英飛凌的八位工程師開始研究如何用硅制造廉價(jià)的RFID標(biāo)簽。很快他們就找到一條有可能達(dá)到目標(biāo)的道路：使用交流驅(qū)動(dòng)的邏輯電路。采用這一技術(shù)后就無(wú)需再把外部交流電轉(zhuǎn)化為內(nèi)部使用的直流電。Weber說(shuō)：“之所以此前無(wú)人研究這個(gè)領(lǐng)域是因?yàn)闆]有人想到它還能有什么可能的應(yīng)用場(chǎng)景?！?

     他解釋說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)的硅基RFID芯片是由1V或2V直流電源驅(qū)動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，它們包含了體積較大的不同組件，從存儲(chǔ)電能的緩沖器到限制功率的二極管，以至發(fā)送使電路同步工作的時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘發(fā)生器。他說(shuō)：“直接使用讀取器所產(chǎn)生的交流電源，我們就可以去掉很多將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷哪K?！边@樣，這些RFID的制造成本將大大降低。

     這種使用交流電的思想可以用在制造芯片時(shí)采用的可逆數(shù)字電路的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)?？赡鏀?shù)字電路可以分別處理正弦交流輸入信號(hào)中正和負(fù)的部分。一個(gè)電路處理正弦波的上升（正）部分，而另一個(gè)則處理下降（負(fù)）部分。其中一個(gè)電路工作時(shí)，另一個(gè)則被關(guān)閉。

     一個(gè)電路如果要同時(shí)處理可變信號(hào)的兩個(gè)部分，那么它的性能會(huì)很低。因此重新設(shè)計(jì)了芯片中用于實(shí)現(xiàn)“異或”和“與非”操作基本邏輯門單元，這樣它們?cè)谔幚斫涣鬏斎氲恼蜇?fù)部分時(shí)性能會(huì)達(dá)到最優(yōu)。一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)根據(jù)需要開合串連電路。

     這種不同尋常的配置方案使得交流RFID芯片的尺寸只有傳統(tǒng)芯片的一半左右。使用采取微電路（一個(gè)0.13微米的CMOS電路可以進(jìn)行32位處理）技術(shù)制造的晶體管后，實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的尺寸僅為0.02平方毫米，這大概是一個(gè)沙粒的大小。

     采用粉末燒結(jié)技術(shù)，制造天線的成本也能大為減少。這項(xiàng)技術(shù)使用便宜的金屬粉末，然后逐步增加它們的尺寸，并最終將它們燒結(jié)成天線。

     為了降低包裝費(fèi)用，英飛凌的工程師開發(fā)出一種新工藝。他們擴(kuò)大了硅片邊緣電觸點(diǎn)的大小。這種方法使得在連接芯片和天線時(shí)可以使用那種低精度大吞吐量的工業(yè)化焊接設(shè)備。

     當(dāng)給原型系統(tǒng)加以外部交流電后，它的表現(xiàn)達(dá)到了開發(fā)團(tuán)隊(duì)的期望?！拔覀冋J(rèn)為已經(jīng)從理論上證實(shí)了交流供電智能標(biāo)簽這一概念的正確性，” Weber總結(jié)說(shuō)。“這就意味著可以實(shí)現(xiàn)1美分的RFID標(biāo)簽。”他預(yù)計(jì)三年內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)完全可用的設(shè)備，而市場(chǎng)導(dǎo)入期將會(huì)在6年到10年之間。在此之前，也許是在2到3年后，英飛凌將可能提供10到20美分的硅標(biāo)簽（基于大規(guī)模制造以及采用新的制造技術(shù)）。

     隨著RFID標(biāo)簽成本的下降，其應(yīng)用場(chǎng)景將成指數(shù)增長(zhǎng)。最終目標(biāo)是替代目前用于庫(kù)存控制和智能后勤系統(tǒng)中的磁條。按照市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)ABI公司提供的數(shù)字，到2007年全球此類應(yīng)用市場(chǎng)的份額將高達(dá)每年10億美元。

     如果在未來(lái)數(shù)年內(nèi)，智能標(biāo)簽確實(shí)被應(yīng)用到大部分消費(fèi)品上，商店的?？汀⊥禃?huì)發(fā)現(xiàn)他們的運(yùn)氣越來(lái)越差。假如RFID標(biāo)簽讀取器找不到籃子中貨物的合適的付帳帳戶，它只要關(guān)閉商店的自動(dòng)門就可以阻止這個(gè)壞蛋出去了。