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2009-04-25
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資料簡介
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降低標簽成本10倍
自世界*零售商沃爾瑪宣布大范圍使用RFID和美國軍方宣布*物品均使用RFID標簽來進行識別與跟蹤以來，近年RFID技術開始在范圍內掀起陣陣高潮，吸引了眾多企業參與相關芯片及技術的研究和開發。
目前RFID技術正處于迅速上升的時期，被業界*為是本世紀技術之一，RFID商品標簽也被認為將是今后商品交易及物流中采用zui廣的技術之一。但RFID標簽的高成本卻制約著這一技術的普及（RFID標簽的成本大約在每枚0.2美元以上）。為了解決這個關鍵問題，RFID標簽設計及制作工作一直在尋找新的途徑。近年來國外已經開始有機RFID標簽技術的研究，并且已經取得了很大的成就。采用有機薄膜晶體管（OTFT）能夠使IC電路制備在便宜的塑料基底上，進行取代硅芯片的方案，zui后通過印刷方式進行批量生產。據估計，這種有機RFID標簽的成本將有望降至0.01～0.02美元甚至更低。作為一個低成本的選擇方案，有機RFID將在世界范圍內開辟一個新的市場，與硅片RFID技術相互補充來滿足市場的需求。
可印刷的RFID
有機RFID技術其基本原理同半導體RFID一樣，是利用射頻信號和空間耦合（電感或電磁耦合）傳輸特性，實現對識別物體的自動識別。系統一般由兩部分組成，即有機RFID標簽（應答器）和閱讀器（讀頭）。在實際應用中，有機電子標簽附著在被識別的物體上，當帶有有機電子標簽的被識別物品通過其可識讀范圍時，閱讀器自動以無接觸的方式將有機電子標簽中的約定識別信息取出，從而實現自動識別物品或自動收集物品標志信息的功能。有機RFID技術除了具有半導體RFID技術的優點以外，還具有便宜、厚度可以非常薄等特點，可以制成柔性電子標簽，使用時可以隨意粘貼，不受軟硬度及厚度等限制，將來可以廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理、軍事物流等眾多領域。
有機RFID標簽
有機RFID作為一種新事物，是有機半導體和RFID技術相結合的產物。有機RFID標簽的工作原理、結構、功能及頻譜劃分等與無機RFID相比并沒有太大的區別，二者主要的區別在于材料和加工工藝的不同。無機RFID標簽的芯片部分需要通過復雜及昂貴的IC工藝在硅片上制備出來，然后再與天線部分集成在一起構成完整的標簽。而有機RFID標簽則力圖全部通過印刷技術，用金屬和有機物墨水把天線和芯片直接制備在同一襯底上，因為采用了印刷電子技術，有機薄膜晶體管能夠使電路制備在便宜的塑料基底上，通過卷對卷（R2R）印刷技術批量生產有機RFID標簽，這樣制作工藝將得到簡化，成本也將大大地降低。據Nature Materials Commentary雜志報導，全有機的RFID標簽成本將降至每枚0.01～0.02美元。如果有機RFID技術成熟的話，Nature期刊所設想的一種產品可能將大量進入市場: 這種產品將顯示部件、傳感部件和RFID標簽集中于一種商品上。這樣對每件商品，消費者可以直接知道其保鮮度、顏色、溫度等有關質量信息。
有機RFID標簽的結構在組成上與無機RFID標簽并無多大差異。RFID標簽主要由天線、整流器、IC芯片及負載調節器部分組成。讀寫器將要發送的信息，經編碼后載在某一頻率的載波信號上經天線向外發送，進入閱讀器工作區域的電子標簽接收此脈沖信號，卡內芯片中的有關電路對此信號進行調制、解碼、解密，然后對命令請求、密碼、權限等進行判斷。若讀命令，控制邏輯電路則從存儲器中讀取有關信息，經加密、編碼、調制后通過卡內天線再發送給閱讀器， zui后閱讀器對接收到的信號進行解調、解碼、解密后送至*信息系統進行有關數據處理。因此有機RFID技術的發展還將得益于多項技術的綜合發展。所涉及的關鍵技術大致包括: 有機半導體技術、芯片技術、天線技術、無線收發技術、數據變換與編碼技術、電磁傳播技術等。
RFID標簽按其發射方式可分為反射式和發射式兩種。反射式（通常為無源標簽所采用）將閱讀器發射的高頻信號經過標簽內產生的識別信號調制后，形成的已調信號反射發送到閱讀器中。閱讀器將接收到已調信號，并解調出識別信號進行識別。發射式（通常為有源標簽采用）射頻卡內有高頻載波發生電路，該電路產生高頻載波，并被卡內產生的識別信號調制，調制后的已調信號發送到閱讀器中。
美國的3M公司早在2003年就采用并五苯（Pentacene）等高性能的導電材料制作了儲存信息量為1位，頻率為125KHz的并五苯RFID標簽。電路部分幾乎全部采用有機薄膜晶體管制作而成。有機射頻卡電路是屬于反射式的，7環振蕩器和或非門構成識別信號發生電路，產生振蕩脈沖識別信號，調制閱讀器發出的高頻信號，并反射給閱讀器，閱讀器接收到已調信號，并解調出識別信號進行識別。有機RFID應答器的電路部分包括脈沖識別信號產生電路、緩沖放大電路及射頻信號調制電路。
儲存信息量大的有機RFID標簽則需要加入儲存電路部分。在這方面德國PolyIC已經做出了驚人的成果。成功開發出32和64字節內存的有機RFID產品，除天線部分外，調制電路、儲存電路和邏輯控制電路等內部電路均使用有機材料，集成了數百上千個有機薄膜晶體管。
研究近況及市場概況
目前世界各國都認為有機RFID市場前景巨大。至于技術的發展，目前都還在探索階段。各國家、地區和機構紛紛加大研發力度，尤其各國已經有專門的公司進行相關項目的投資。比如，美國Organic ID、IBM和德國PolyIC等公司。
美國的3M公司用一種便宜的導電塑料來替代傳統的硅晶體材料，這種材料名叫并五苯（Pentacene）。根據該公司公布的消息，利用并五苯作為芯片半導體材料的標簽已經可以被幾厘米外的讀取裝置識別。
OrganicID（Weyerhaeuser公司的子公司，主要生產可印刷的RFID塑料標簽）計劃設計制作一種高分子標簽，其工作頻率為13.56MHz。 2004年該公司已經申請了有關NQS模式的低性能晶體管電路設計技術方面的。到了2004年12月份，該公司宣稱制作出了已經滿足17MHz工作頻率的一種有機RFID標簽。
2006年，德國PolyIC GmbH & Co.KG開發出了使用印刷和卷對卷技術生產的有機無線射頻識別標簽，為數據保存集成了8位RFID標簽，集成了數百個有機晶體管，有機晶體管使用的半導體為Poly-3-alkylthiophene（P3AT）。制作完成10個月后其特性仍未出現下降。因此，該公司認為這種無線標簽能夠確保1年以上的元件壽命。
2007年6月，PolyIC又開發出32位和64位存儲有機RFID標簽，工作頻率為13.56MHz。
另外近期有機整流器方面也有較大的突破。比利時微電子研究中心（IMEC）于2006年已開發出激活無源RFID標簽的有機整流二極管，該二極管的工作頻率高達50 MHz。
日前韓國順天（Sunchon）國立大學化學工程學教授Cho Kyu-jin和他的開發團隊利用的有機傳導材料開發出了一款芯片，這款新開發的芯片可以用來制造無線射頻識別技術產品。利用噴墨打印技術，zui終將生產出的無線射頻識別技術產品的成本減少為十分之一，將每個識別標簽的價格降至0.004美元。
美國市場研究公司NanoMarkets稱，目前在印刷電子市場，RFID占的份額基本上可以忽略不計，但到2014年將增長到30％。NanoMarkets表示，2012年有機RFID市場將達到45億美元。2015年，使用有機電路的RFID市場規模將達到116億美元。
目前，采用有機RFID標簽的應用已經在國外出現，剛剛結束的2007年德國有機電子大會（OEC-07）成功地在其大會票證上采用了印刷式有機RFID標簽。標簽內存為4個字節，運行頻率為13.56MHz，由PolyIC提供。PolyIC稱其兩款印刷式有機RFID標簽目前正用于一些試點項目，用量達10萬個。
自從1997年*個*由高分子制備的有機RFID標簽誕生以來，有機RFID技術已經在實驗室取得巨大的進步。歐美各國宣稱，有機RFID技術將很快走出實驗室，進入市場，與無機RFID相媲美。目前，部分銷售打印有機RFID標簽的公司在國外已經開始出現。近期發展趨勢雖然還是以發展無機RFID技術為主，但從長遠發展看，有機RFID有可能成為將來主導各行業信息處理的關鍵技術之一。
應用前景廣闊
面對新穎的有機RFID技術，歐美等大國一如既往地追逐及投資具有巨大市場潛力的新技術，新加坡及韓國都已明確指出要重點發展包括有機電子標簽技術及應用的項目，而中國的大部分企業一直處于觀望的狀態，雖然目前已經開始嘗試無機RFID在一些領域的應用示范，但在技術基礎方面遠遠落后于歐美各國，加之標準待確立和產業基礎薄弱，諸多因素制約著RFID技術在中國這個世界潛力的消費市場難以大規模運行。如果有機RFID的研究及應用方面遲遲不肯投資，在未來新崛起的有機RFID產業里又必將落后于歐美、日韓和新加坡等國。只有在快要占領市場的有機RFID技術方面盡早投入，將來才可能分得一杯羹。
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