印刷科技的新契機(jī)——RFID

一、前言

　　RF技術(shù)最早使用于國防軍事作戰(zhàn)方面，發(fā)展至今，可常見于門禁管制、防偽、偷竊、動(dòng)物芯片、以及運(yùn)輸、自動(dòng)控制倉儲(chǔ)等各種領(lǐng)域之中，而應(yīng)用的范圍更遍及制造、物流、醫(yī)療、運(yùn)輸、零售等行業(yè)。知名廠商沃爾瑪、寶堿以及金吉列公司首先導(dǎo)入使用，而美國國防部也宣稱軍品管理將全面采用RFID、食物與藥物管制局亦宣布將采用RFID來監(jiān)控非法藥物與產(chǎn)品、臺(tái)灣EAN在三年前便開始推廣RFID應(yīng)用，結(jié)合產(chǎn)、官、學(xué)、研業(yè)界專家組織「RFID服務(wù)團(tuán)」，擴(kuò)大推動(dòng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，目前已有多家企業(yè)參加服務(wù)團(tuán)，陸續(xù)還有業(yè)界相繼加入，希望及早掌握標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨勢(shì)及商機(jī)。

　　在RFID的應(yīng)用上，1999年MITAuto ID Center成立后，流通業(yè)方面便考慮全面導(dǎo)入整體供應(yīng)鏈的應(yīng)用。2003年，EAN與UCC合資成立EPC global，推動(dòng)RFID/EPC全球共通標(biāo)準(zhǔn)，RFID的商業(yè)應(yīng)用可說是正式起飛了，然而RFID技術(shù)是否能真正成功的關(guān)鍵除了天線之設(shè)計(jì)、波段之標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備之認(rèn)證之外，最重要的是卷標(biāo)（Tag）的價(jià)格，而以印刷的方式印制RFID天線不但快速更是一個(gè)降低成本的好方法，將印刷應(yīng)用于RFID勢(shì)必將成為印刷產(chǎn)業(yè)未來的趨勢(shì)。

　　本文即就RFID相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及印刷業(yè)與RFID的關(guān)聯(lián)上做簡要的探討。

二、RFID相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

　　為了要達(dá)到全球普及化的效應(yīng)，RFID必須要有統(tǒng)一的規(guī)格與標(biāo)準(zhǔn)，EPC global在2003年即正式宣布了RFID之標(biāo)準(zhǔn)EPC，其中包括RFID數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)與EPC Network機(jī)制的設(shè)計(jì)，目標(biāo)是設(shè)立一個(gè)全球網(wǎng)絡(luò)，把計(jì)算機(jī)與數(shù)以萬億計(jì)的日常電子產(chǎn)品連接起來。麻省理工學(xué)院(MIT)的Auto-ID中心，在芝加哥舉行的電子產(chǎn)品程序代碼(EPC)研討會(huì)的開幕式上公開了這一計(jì)劃，表示將在研討會(huì)上為射頻識(shí)別(RFID)產(chǎn)品供貨商提供有關(guān)各種無線頻率的硬件和軟件接口的詳盡規(guī)格和文件。針對(duì)RFID標(biāo)準(zhǔn)，以下將RFID規(guī)格書、EPC網(wǎng)絡(luò)區(qū)塊與構(gòu)件、無線電波等介紹分述如下：

(一) RFID規(guī)格書

　　為了建構(gòu)EPC網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，EPC global發(fā)布了RFID相關(guān)的規(guī)格書，該規(guī)格書提供所有的系統(tǒng)定義，并說明各個(gè)子系統(tǒng)必要的功能要求；依不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)塊，公布的規(guī)格書版本1.0有七項(xiàng)，另外卷標(biāo)數(shù)據(jù)規(guī)格已進(jìn)行到1.1版，摘要說明如下：

(二) EPC網(wǎng)絡(luò)區(qū)塊與構(gòu)件

EPC網(wǎng)絡(luò)要建構(gòu)的區(qū)塊主要包括RFID的標(biāo)簽牌、掃讀器、EPC數(shù)據(jù)、Savant、對(duì)象命名服務(wù)系統(tǒng)與EPC信息系統(tǒng)，分別解釋于下：

(三)無線電波

　　在無線電波方面，為避免各國無線電頻率使用標(biāo)準(zhǔn)不一，造成使用上的混亂與困擾，國際上大多遵守國際電信聯(lián)合會(huì)(ITU)的規(guī)范。目前RFID使用的頻率有6種，分別為135KHz以下、13.56MHz、433.92MHz、860M~930MHz（即UHF）、2.45GHz以及5.8GHz。對(duì)此Auto ID Center發(fā)布了以下頻率標(biāo)準(zhǔn)：超高頻方面0級(jí) (Class 0) 采用900MHz，1級(jí)(Class 1)采用860-930MHz，高頻方面1級(jí)采用13.56MHz 。

　　為了實(shí)現(xiàn)EPC網(wǎng)絡(luò)，更進(jìn)一步的建立一個(gè)稱之為「因特網(wǎng)對(duì)象」的平臺(tái)。為此，研究人員開發(fā)了硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件協(xié)議--此網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)叫做Savant的專用軟件包，擔(dān)任神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)作，負(fù)責(zé)收集、儲(chǔ)存RF讀卡器發(fā)射的信息并采取相應(yīng)行動(dòng)。Savant軟件隨后與物品名稱服務(wù)系統(tǒng)(ONS)一同工作，該系統(tǒng)可以將本地計(jì)算機(jī)自動(dòng)引導(dǎo)至包含待查詢產(chǎn)品信息的因特網(wǎng)位置，而卷標(biāo)信息用實(shí)體標(biāo)記語言(PML)寫成，它是MIT開發(fā)的一種程序代碼形式，基于廣為人知的可擴(kuò)展標(biāo)記語言(XML)，放在專用實(shí)體標(biāo)記語言服務(wù)器中的實(shí)體標(biāo)記語言程序代碼可作為描述所有實(shí)物、過程和環(huán)境的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

三、印刷產(chǎn)業(yè)新契機(jī)

(一)RFID深具發(fā)展?jié)摿?/P>

　　根據(jù)ABI research市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)的分析，全球RFID市場(chǎng)在2002至2008年中，RFID-Tag（電子卷標(biāo)）市場(chǎng)規(guī)模將從每年200億元提高至750億元；解讀機(jī)市場(chǎng)規(guī)模則從每年91億元提高至330億元，軟件應(yīng)用系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模從每年121億元提高至每年300億元，總計(jì)RFID的總產(chǎn)值從每年410億元提高至每年1,368億元，年復(fù)合成長率（CAAG）高達(dá)22%，其發(fā)展?jié)摿ο喈?dāng)驚人。但另一市場(chǎng)研究公司VDC（Venture Development Corporation）專研RFID技術(shù)的資深分析師Michael Liard表示：「阻礙Wal-Mart RFID進(jìn)程的障礙之一是高昂的成本。RFID技術(shù)帶來的最大效益是提高供應(yīng)鏈效率。但單個(gè)RFID標(biāo)簽的成本在25至30美分左右，對(duì)大多數(shù)企業(yè)來說，單位成本需要降至5美分或更少，RFID帶來的物流成本節(jié)約才能和裝置費(fèi)用相抵。工研院系統(tǒng)中心徐明主任指出，臺(tái)灣具備成熟的半導(dǎo)體生產(chǎn)制造封裝體系以及電子生產(chǎn)組裝產(chǎn)業(yè)，并已具有建立自動(dòng)化設(shè)備開發(fā)能力，這樣的整體環(huán)境有利于RFID降低成本與提高產(chǎn)能，也說明臺(tái)灣是一個(gè)非常適合RFID開發(fā)的國家。

(二)RFID與印刷的關(guān)系

　　在有了標(biāo)準(zhǔn)的訂定之后，下一步便是RFID如何將普及化，因成本問題一直是阻礙RFID普及的主要原因之一，而印刷比起傳統(tǒng)銅皮腐蝕法的方式更快速且成本更低，所以利用印刷的方式將天線印刷到RFID上是既經(jīng)濟(jì)又有效率的方式，已有某些RFID的市場(chǎng)供應(yīng)者期望網(wǎng)版印刷能使RFID天線的印刷速度每小時(shí)超過50,000-80,000個(gè)，以符合隨之而來的龐大需求。網(wǎng)版印刷最大的優(yōu)勢(shì)在于--只要利用網(wǎng)目與模板的不同，即可以使用不同的油墨材料來印制所需的產(chǎn)品，也就是說使用的油墨可以是非常多樣的，而其中對(duì)于RFID最有助益的便是所謂的導(dǎo)電油墨。就被印材料而言，若是利用印刷的方式，天線便可以被印制到多種的標(biāo)簽材料上，其中包含聚酯(polyester)、PVC甚至是紙上。在印制天線的過程中，只要根據(jù)需要將所需的天線形狀印于被印物上即可，不必像傳統(tǒng)的蝕刻方式破壞被印物的本身，不但可以省下許多成本，并且可以減少化學(xué)的浪費(fèi)與污染，更進(jìn)一步的說明，印刷可以使制造天線的本身變的更自動(dòng)化，利用結(jié)合其它印刷單位，加強(qiáng)卷標(biāo)與microchip的自動(dòng)裝置，如此一來，就能使RFID的制造過程更加快速。

　　導(dǎo)電油墨在印刷RFID天線時(shí)扮演著非常重要的角色，通常這類的油墨會(huì)包括銀或是碳。在近幾年來已有多家RFID卷標(biāo)的制造廠商正在測(cè)試導(dǎo)電聚合物應(yīng)用在印刷上的可行性。一般的導(dǎo)電油墨是利用銀與碳形成PTF pastes 的型態(tài)，而PTF最常見于印刷電路板上。由于Silver PTF有較低的電阻率，對(duì)于RFID標(biāo)簽而言是最佳的印墨系統(tǒng)，另外有利用銅所形成的PTF，但是由于銅氧化的非?？焖伲虼瞬⒉贿m合運(yùn)用在RFID上。

　　由于印刷有上述幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，再加上RFID的快速發(fā)展，印制RFID天線將為印刷產(chǎn)業(yè)帶來另一波新的商機(jī)，最明顯的例子便是RFID將取代原有的條形碼。條形碼標(biāo)簽原本就是包裝印刷業(yè)的一大業(yè)務(wù)分支，采用RFID卷標(biāo)后，印刷有了另一項(xiàng)新任務(wù)--以導(dǎo)電油墨來印刷其天線。成本一直是RFID標(biāo)簽推廣中的一大阻力，目前RFID標(biāo)簽的成本大約在每枚3角~6角美元之間，對(duì)于貴重商品來說當(dāng)然毫無問題，可是對(duì)低價(jià)商品來說就行不通了，利用導(dǎo)電油墨印RFID卷標(biāo)的天線或線路，不僅工效高，更是降低成本的一種有效方法，還減省大量銅質(zhì)既腐蝕液的污染。

(三)從Drupa 2004印刷展透視RFID技術(shù)

　　在本次的2004 Drupa大展中，結(jié)合各種制程的印刷機(jī)在今年大放異彩，從這里可看出印刷機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)持續(xù)進(jìn)步當(dāng)中，其中RFID也成為本次大展重點(diǎn)之一，如美國的Flint油墨公司(圖一)，已專門為此項(xiàng)業(yè)務(wù)設(shè)立了開發(fā)部門，并已與麻省理工學(xué)院的自動(dòng)識(shí)別中心(auto-ID center)合作，旨在研發(fā)全球性的RFID數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)，建立起聯(lián)系。而Flint油墨公司已以導(dǎo)電油墨印出的線路與銅腐蝕出來的線路在多種射頻帶進(jìn)行了比對(duì)。如860~950MH的超高頻、2.45GMHz的微波及13.56MHz的高頻等均做過試驗(yàn)。還對(duì)采用哪種印刷技術(shù)作了試驗(yàn)，包括平印、凹印、柔印、網(wǎng)印等。最近已以平印線路術(shù)與R.T.線路板公司簽訂獨(dú)家協(xié)議。，除此之外，與RFID技術(shù)相關(guān)的印刷機(jī)還包括Melzer ST-L400、OCE VarioStream 6100、MANROLAND R700…，其中Melzer與RFID產(chǎn)品結(jié)合的加工機(jī)，也有制 RFID 的天線機(jī)(圖二)、VarioStream 6100 適用于高品質(zhì)的 RFID 條形碼打印，在展場(chǎng)中有秀出 RFID 的應(yīng)用，最主要是采用 LED 雷射呈像，閃光熔合的方式(圖三) 而MANROLAND則展示新的RFID印刷技術(shù)(圖四)。

四、結(jié)語

　　當(dāng)RFID的標(biāo)準(zhǔn)訂定與成本下降之后，RFID即將成為生活中的一部分，而其深入民生的部份將是可以預(yù)期的，舉例來說，在2004年7月20日中時(shí)晚報(bào)的國際新聞中就曾報(bào)導(dǎo)：「日本的學(xué)童即將配備一種兼具辨識(shí)身分及追蹤功能的『聰明卡』上學(xué)，這種使用『無線射頻辨識(shí)系統(tǒng)(RFID)』技術(shù)的聰明卡，可在學(xué)生出入學(xué)校時(shí)被閱讀機(jī)器紀(jì)錄，父母即使不在子女身旁亦可掌握孩子的情況?！菇?jīng)由此種「聰明卡」家長就能利用校門等位置所安裝的閱讀機(jī)，經(jīng)過機(jī)器讀取記錄學(xué)童的數(shù)據(jù)，便可由電子郵件或電話實(shí)時(shí)了解學(xué)童上學(xué)及下課的情形，如此一來可大大減少孩童遭綁架的危險(xiǎn)。在臺(tái)灣方面，近日來常出現(xiàn)黑心電視、黑心床墊、黑心復(fù)印機(jī)…，搞得大家買家電時(shí)都必須小心翼翼，害怕買到假貨或舊貨。資工系教授張瑞雄就曾說：「如果我們買的物品上都有RFID芯片，那么將舊品回收再以新品出售的可能將會(huì)降低，因其需要移除舊品上的舊RFID芯片，并嵌入新的RFID芯片，如果我們?cè)倏刂芌FID芯片的序號(hào)和其分配的管道和途徑，所有的舊品將無法隱藏?！谷绻M(jìn)一步的利用在人體方面，加拿大Zarlink Semiconductor公司發(fā)明了一種新的無線應(yīng)用，為所謂的人體網(wǎng)絡(luò)(body area networks)研究體內(nèi)天線設(shè)計(jì)(in-body antenna design)，開發(fā)一系列人體植入醫(yī)療組件，以幫助老年人和殘疾人士。從印刷面來看，在過去幾年來「條形碼」一直是包裝印刷最大業(yè)務(wù)之一，如今RFID的出現(xiàn)更為印刷帶來另一項(xiàng)的變革，不僅是技術(shù)的突破，更是考驗(yàn)著印刷人的勇氣及創(chuàng)意，因?yàn)镽FID的技術(shù)與應(yīng)用比條形碼復(fù)雜，牽涉的標(biāo)準(zhǔn)范圍更廣泛，試想，當(dāng)初不被看好的傳統(tǒng)條形碼也是經(jīng)過多年的努力才有今日的成就，更為印刷產(chǎn)業(yè)帶來龐大的商機(jī)，如今新科技RFID的出現(xiàn)，由于印刷可大大降低RFID標(biāo)簽的成本，因此印刷有極大的機(jī)會(huì)可以進(jìn)入此項(xiàng)科技，并使之普及化，相信在不久的將來，RFID將成為未來生活的新方式。