RFID/NFC技术不断突破 迎接智能生活庞大商机

意法半导体亚太区代理商业务总监 陈志旭。

智能化是近年来IT领域最重要的趋势，透过智能化的设计，大幅提升身边的各种电子设备的效能与易用性，而RFID/NFC是早期智能化系统所应用的技术之一，在低功耗、易携带、快速存取的特色下，包括门禁、物流、医疗等领域都已采用RFID/NFC作为系统的一部分。不过随着智能化趋势的加深，RFID/NFC也需要同步进化，意法半导体(ST)于近日所举办之「智能联网技术研讨会–RFID/NFC触动庞大商机 ST落实智能愿景」，以技术与应用面两端，剖析目前的发展状态。

3大驱动力量 建构ST领先地位

ST亚太区代理商业务总监陈志旭指出，ST是技术走向的企业，先进研发中心遍布全球，目前已有大约17,000项专利，研发人员超过7,400名，在RFID/NFC方面更是深耕多年。而就市场近期发展来看，智能物件与物联网无疑是两大重要趋势，透过技术的研发，ST也不断扩大此一领域的技术应用。

在智能物件，ST主要产品包括车用IC、离散元件、功率晶体管、类比与工业转换IC等，物联网领域则有MEMS和专业成像传感器、数码ASIC与泛用型安全MCU EEPROM。ST向来力求其产品品质策略保持与客户一致期望进而达到市场的领导地位，预计将透过以「客户为中心」、「确保品质」、「强化领导地位」等3个驱动力量达到此一目标，每个驱动因素也都有各自的特定关注领域，建构起ST的领导地位。

除了本身的技术投入外，代理商也是ST扩展产品应用的重要力量，益登科技资深产品协理刘景渤表示，益登科技希望可以透过公司的桥接媒合，将厂商的高品质产品导入市场。对于未来发展，益登科技则看好物联网、数据中心、云端计算、自动化技术、车用、医疗、工业控制与其他新兴应用。而在多数领域中，RFID/NFC将是不可或缺的技术，透过缜密的售前技术支持与售后服务，促使供需双方的成功。

RFID/NFC应用多元 ST以完整产品线布局市场

对于RFID/NFC的技术与应用，ST产品行销经理黄镫谊在「无源感应能量带领物联网新未来」演讲中指出，智能化设备已逐渐渗透到我们的日常生活中，无论是手机、无人机、智能音箱等电子式装置，或是衣服、球鞋、家具等非电子设备，都可以加入各类型智能元件撷取运作数据，并将之传输加以应用。

现在多数电子设备的电力来源都离不开电路板，而RFID不须内建供电设计即可运作的方式，则在物联网时代大有可为。黄镫谊介绍RFID的原理，主要是透过读取器产生电磁场，并在电源电压中转换至标签，载波频率则由读取器调制将信息发送到标签，标签反向散布载体以便将信息发送回读取器，并修改阻抗。

就频段类别来看，RFID可分为低频、高频、超高频等3段。低频运作频段为125kHz~134 kHz，高频为13.56MHz，超高频则为860 MHz~960 MHz。这3段的特色不同，其应用也各有区别，目前ST的产品则集中在低频。至于NFC是可与物联网设备互动的交互式技术，属于近场通讯的短距离无线通讯标准，运作是与RFID高频相同的13.56MHz，其标准也同样是ISO14443和ISO15693，其互动性与零耗电特色，让此技术非常适用于物联网架构。近年来NFC的技术快速普及，2017苹果的iPhone已将NFC应用于ApplePay，并从iOS11开始支持NFC读取器。

过去的无电源数据读取标准与技术演进，最初开始是现在仍大量使用的一维条码，后期数据量更大的二维条码(QR Code)出现，应用也逐渐拓广。RFID/NFC被视为第3代标准，当初主要是希望透过其主动、可读写、可加密等特色取代QR Code，不过这两项技术各有优缺点，各自的应用领域也仍难以被取代的。

对于未来发展，黄镫谊认为在智能物件与穿戴式装置中，RFID/NFC的应用潜力相当深厚，包括智能电表、照明、车载、冷链物流、工业设备、机器人等，都市非常适合的领域，而其中多数领域目前也都已应用。对于ST在NFC的布局，黄镫谊特别介绍了M24SR、M24LR、ST25DV等动态标签。其中M24SR采用非挥发性存储器作为储存，即便断电依旧能保存数据，除采用ISO 14443-A无线协定与NFC Type4外，透过工业标准的I2C界面与装置的主控端沟通，M24SR不仅让手机可快速与蓝牙设备达成配，也可透过手机安装App后，协助设备进行时钟校准、自动重启。

ST25DV-I2C则提供长程RFID界面，兼容于ISO 15693功能的NFC手机，具有创新的能源采集输出功能，能提供系统能量，因此能达到无电池设计。上述通讯协定为ISO 15693与NFC TypeV传输速率为53kb/s，ST25DV-I2C系列元件可作为仪表的黑盒子，可储存错误、登入信息以及验证日期，其界面能让电力线、ZigBee或低于Giga赫兹RF通讯更完备。

除了先前提到的两类RFID/NFC标签IC外，ST的ST25家族系列产品，针对不同应用推出对应IC，包括双界面、可快速传输模式能量收集装置的ST25DV，其具备可设定中断功能、RF管理，以及低功率模式。此标签亦可透过I2C界面、13.56MHz RFID读取装置或NFC手机进行操作。

I2C双线界面在I2C协定中扮演从属角色，非接触式界面兼容于ISO/IEC 15693标准及NFC TypeV标签。另外不同密度的ST25TV、ST25TA、适用于公共交通和运输的ST25TB等，则提供了完整的解决方案。另外，ST25RU系列是高效能、低功耗及低成本的超高频读写器，其读写距离可长达10米，非常适合智能物联免电源或智能无人零售的应用。

精准设计 安全与效能兼具

在「物联智能生活」议题中，韦侨科技Marketing Specialist Stanley Chen则介绍该公司的新产品0806 动态标签模块 (0806 Dynamic Tag Module)，韦侨科技主要生产RFID转发器(Transponder)，其制程先由IC着手，ST也是其重要夥伴，IC进场后即开始模块化封装，并自行开发天线，再透过压合， 塑胶射出， 或卷料对贴等技术制成卡片或工业用电子标签，目前韦侨科技凭藉多年制卡经验，与台湾3大票证公司均有合作，另外还包括门禁用感应扣、Tag、Label与NFC传感器等产品。

在0806动态标签模块部分，此款产品采用ST M24SR02-Y/ST25DV04K与I2C界面，内建由韦侨设计的铁氧体天线，使用者端就算无RF专业知识，亦可实现导入NFC的应用，另外表面SMD设计，可降低装配成本。此模块为双向频道通讯设计，RF界面可让两台进行RF/NFC连接读写，I2C界面则可向MCU发送指令以进行配置，此模块为创先采用Ferrite sheet材质的RFID电子标签，可快速安装于金属物体时也能不受干扰进行通讯，韦侨科技未来将持续开发其他以Ferrite sheet为基底的RFID电子标签产品，并协助客户快速导入RFID技术。

在设计方面，ST行销专案经理吴祥民特别介绍NFC读取器与标签的天线设计与量测技术。他指出，ST的NFC标签规格表详细列出内部电容值，此一数据会对应到与外部天线感值设计。他以ST的M24SR为例指出，内部已有电容值数据，在设计天线时只要将此数据代入公式，即可获得天线的感值。M24SR (ISO14443) 与ST25DV/M24LR(ISO15693)所需要的最佳频率不同，ST设计M24SR芯片的内部电容值25pf与ST25DV / M24LR芯片的内部电容值27.5pf，使得ST25D 系列产品可使用相同天线。

对于电路板的天线设计，动态NFC标签必须尽可能以几毫米距离靠近天线布置，任何额外的导线与走线，都会改变天线特性与调变，另外也需考量天在线下方与周围是否有电路板的接地层。读取器部分，则以ST25R的CR95HF为例。此部分流程有3个步骤，必须先测量天线阻抗，第2步是使用CR95HF EMI滤波器计算工具估算C11，C12，C2和ZRX阻抗值，最后在不为电路板供电的情况下，使用网络分析仪测量TX1和TX2之间的电路输入阻抗，若有必要，再行调整C11，C12和C2电容值

除了RFID/NFC外，MCU也是智能生活的重要技术。ST技术行销专案经理王柏雄表示，ST在MCU领域已是全球领导厂商，旗下的STM32家族产品线相当完整，从初阶的STM32L到高端的STM32F7、STM32H7一应俱全，并取得ARM全系列的Cortex-M Core授权。

在ST的MCU中，王柏雄特别介绍今年推出的STM32WB，此款产品为Cortex-M4与Cortex-M0+双核无线通讯IC。其中 Cortex-M4微控制器负责应用软件的运作；Cortex-M0+则执行低能耗蓝牙(BLE) 5或IEEE 802.15.4射频实时处理任务，其射频控制器还支持其它无线通讯协定，像是Thread或专有通讯协定，为设备物联网提供更多连接选择。

网安设计是近年来物联网与智能物件的重点，ST技术行销经理阎欣怡特别以「STSAFE—强化物联网的设备安全」为题，介绍ST在物联网设备的网安设计。她指出，物联网撷取各设备数据，将透过传输、分析等动作，制定出最佳化的益用策略，在整体运作过程中，若未加防范，信息极容易被盗取。

ST的STSAFE-A100有共同准则Common Criteria EAL5+认证，可防止伪造、复制和信息盗用，防止拒绝服务性网络攻击，同时内建安全的嵌入式操作系统，可提供身份验证、安全通讯、安全数据管理和平台数据完整性服务，例如，安全启动和韧体升级，金钥和隐密信息的个人化服务则可在意法半导体厂内完成，而ST的完整的生态系统STM32 Necleo开发板快速整合，并有示范案例的整合函式库，将可加快使用者的开发时程。

随着各种智能化应用的逐渐落地，市场对RFID/NFC的需求加快，透过此次研讨会的演讲，已可看到不断突破的技术与应用，而现场所展示的实际产品，也让与会者可以获得实际验证，为即将到来的庞大商机做好准备。