RFID／NFC触发智能商机 ST启动未来生活
- 台北讯
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经过将近10年的发展，物联网近年来成长开始加速，主要原因除了市场已熟悉此概念，导入意愿逐渐加强外，技术面的持续精进也是重要因素，尤其是RFID与NFC这两大近场传输标准，这几年应用快速普及，已然成为未来智能生活的核心通讯架构。在6月底由ST主办的「意法半导体智能联网技术研讨会—RFID/NFC近距传输ST驱动未来生活」中，各领域的专家就针对这两项技术提出精辟看法。
ST业务总监陈人福指出，在科技带动智能生活(life.augmented)概念下，ST将产品触角延伸倒生活各领域，包括车用、智能物件、智能家庭、智能城市、工业制造等，并将这些应用场域所累积的专业知识，打造出不同领域的解决方案，其中物联网与智能驾驶更是两大成长动力，让ST的2017年全球营收大幅上扬，达到83亿5千万美元，年成长幅度则为19.7%。
陈人福进一步表示，ST在智能驾驶与物联网市场的的布局相当多元，智能驾驶部分ST提供了专用的驾驶IC、离散元件、功率晶体管、类比芯片、电源转换IC等，物联网分面则以微机电、专用影像传感器、数码ASIC、泛用型网安MCU与EEPROM等产品为主。
就产品策略来看，ST有3大核心产品线，包括AMS(Analog ,MEMS& Sensor Group)、MDG(Microcontrollers & Digital ICs Groups)、ADG(Automotive & Discrete Group)，陈人福指出，这3大产品线涵盖了目前智能驾驶与物联网绝大多数应用，未来ST将持续投入资源研发。
NFC/RFID应用逐渐多元
对于物联网与智能物件的趋势发展，ST产品行销经理黄镫谊在「无源智能装置设计与应用」议题中，针对其设计走向提出精辟看法。他指出，对物联网与智能物件来说，数据传输和电源都是相当重要的设计，尤其是这几年各类移动设备与穿戴式装置市场日益蓬勃，不同类型应用场域需要符合各自需求的通讯技术，而在其中，NFC与RFID将会扮演重要角色。
相较于其他通讯技术只能传输数据，NFC与RFID最大的差异在于可同时传送数据与能量。黄镫谊指出，部分物联网系统或穿戴式装置的应用场景难有蓄电设计，而对电子产品来说，没有电源就完全无法产生作用，这些系统就必须用到可同时供电与传输数据的NFC与RFID，透过能量改变相位，将数据储存在非挥发性存储器中，以发挥系统功能。
从技术面来看，RFID可分为LF、HF、UHF等3种技术，这3种技术的频段不同，其传输距离、天线设计与对应环境也都各有差异，LF主要应用在生物标志，HF的RFID与同样位于此频段的NFC，则适用于产品识别、公众交通系统与移动支付，至于UHF，目前多为零售业与物流业所应用，像是智能货架或自动仓储系统。
目前ST在NFC/RFID领域主要为ST25系列产品，这系列涵盖了NFC/RFID收发器、标签和动态标签等3大类别，黄镫谊指出，在物联网与智能物件的应用中，NFC/RFID芯片必须侧重界面连结、稳定度与功耗等设计，而ST25系列产品在这些部分也都有进一步的强化。
他以ST近期推出的动态标签芯片ST25DV为例，在界面连结部份，ST25DV具有非接触射频界面和I2C汇流排界面，此一双界面设计让NFC智能手机或RFID读取器可与附近的智能表计、物联网设备、专业级或消费类产品等设备内的主微控制器进行非接触通信。
而为求稳定度，在25°C环境下，ST25DV可重复读写100万次，数据保存期限长达40年。至于功耗设计，ST25DV采用1.8V-5.5V的I2C电源，各种模式的功耗极低，待机功耗低于1µA，适用于功耗敏感或电池供电设备，此产品还提供能量回收功能，对零功耗设备来说，是非常理想的选择。
另外，在超高频长距离部分，ST的ST25RU3993是一超高频 RFID读写器，能读取长达十几米的无源标签，且其内建功率放大器及省电的特性，非常适合应用在移动设备，应用于现在的零售市场，无人零售，自助贩卖机或柜上，为商品提供可靠的追踪管理。ST在物联网的关键技术NFC/RFID上提供了全方位且创新的产品。
技术与应用并进
除了ST25DV，系列中的其他ST25产品，也都有绝佳设计，资深技术行销工程师吴祥民指出，NFC要能被大量应用，除了创意之外，最佳化的内部设计也不可或缺，尤其以NFC作为主要通讯技术的系统，在读写两端都被要求可快速而稳定的感应，而要满足此要求，天线设计就成为重点。
吴祥民进一步介绍ST25系列，就如前面提到，此系列涵盖读取器与标签两部分，而标签又分为一般标签与动态，使用者可从产品型号区分类型，ST25Txxx型号中的T即是Tag的意思，这类型产品一般标签所用，而若是ST25Dxxx，D就是Dynamic，也就是用于动态标签，延续此命名逻辑，读取器产品则为ST25Rxxx。
对于NFC动态标签的天线设计，吴祥民以ST的ST25DV/M24LR与M24SR做比较，ST25DV和M24LR属于传输距离较长的ISO15693标准，M24SR则为ISO14443，其传输距离较短，两方的主频段都是13.56MHz，其中M24SR芯片的内部电容值低于ST25DV/M24LR(25pF对27.5pF)以便于使用相同的天线。
至于在读取器部分，吴祥民则以ST25R的CR95HF为例介绍调谐电路的实际设计状况，他指出此部分流程有4个步骤，首先是测量PCB上的CR95HF天线阻抗，再来则是使用CR95HF EMI滤波器计算工具估算C11，C12，C2和ZRX阻抗值，第3步骤则是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。
另外吴祥民也提供了一个设计技巧，他建议设计者可使用C2调节调谐频率，并利用C11/C12调节阻抗幅度，如此便可透过CR95HF EMI滤波器计算工具的阻抗曲线功能进行验证。
除了NFC/RFID的技术与应用介绍外，ST的合作夥伴—拍贴生活(tapbee)创始人林志强也针对NFC的实际应用，提出相关看法。拍贴生活是新创公司，其产品包括自主研发的NFC芯片物联网、手机应用模块、实时通讯平台、AI Chatbot、电子支付等系统，透过自建的 tapbee+ 云端平台，掌握实时移动数据，并结合第三方夥伴，提供消费者生活服务体验。
林志强指出，在科技的进步下，各类型电子产品已经遍布在我们生活周遭，这些随处可见的设备，都隐藏了庞大的创意与商机，拍贴生活就用最简单的触碰动作，立即反馈给消费者服务应用，用科技创造出感动、以创意便利生活。
拍贴生活已经利用NFC，结合周边生活，在台湾创造出多种应用，例如与台中大甲镇澜宫合作，推出大甲妈祖平安科技御守，在御守内设置NFC标签，使用者只要下载应用程序，开启手机内NFC功能并与御守碰触，即可开启导航功能，在妈祖的保佑下回家
现在NFC手机已相当多，不过此一功能目前多只用来作为电子钱包的支付工具，林志强认为未被善用相当可惜，不过这也代表此技术还有相当大的应用空间。
他以电子支付为例，当消费者将手机与读取器接触，在输出付款信号的同时，也可接收读取器传来的折扣或其他优惠信息，借此扩大商机。而就算只用于身份识别，除了在门禁系统外，NFC也可将应用延伸到其他领域，像是路跑、会议等大量人数参与的活动，都可利用NFC提升活动的运作效率。
STM32打造智能愿景
除了NFC/RFID，MCU也是智能联网的关键元件，作为全球此一领域的龙头厂商，ST无论是技术或产品线都相当完整，技术行销专案经理王柏雄在研讨会上就完整介绍了ST 32位元MCU—STM32的应用走向。
从2007年推出全球首颗内建Cortex-M的32位元MCU—STM32F1之后，ST在此一产品线的步伐就不曾中断，且针对不同应用情境需求推出对应产品，例如诉求低功耗设计的STM32Lx系列、高效能的STM32H7系列，另外也有整合多种技术像是DSP与类比的STM32F3，最新款则是在2018年3月推出STM32WB，这也是ST首款导入无线通讯功能的STM32系列产品。
从2007年推出首款产品至今，STM32目前已有12大产品线、超过800种型号，全球总销货量超过30亿颗，而针对STM32的产品特色，王柏雄认为有五大优势，包括实时性效能、功耗设计、周边元件支持、整合能力、生态系统，这些特点建构出STM32强大的市场竞争力。
至于未来32位元的MCU趋势，他指出低功耗仍会是市场重点需求，近年来物联网的网安意识抬头，安全也将成为必要考量，此外边缘运算概念的兴起，MCU的运算能力开始被要求，多核心架构将渐受重视。
在物联网概念的带动下，智能化装置将在人类未来生活中扮演重要角色，NFC/RFID问世已久，技术已臻成熟，过去多仅用于门禁系统的身份识别与移动支付，随着物联网市场的启动，各种创意开始被开发出来，未来的应用将会更丰富多元。而除了通讯技术之外，运算单元也是智能物件的核心之一，透过低功耗、安全、高运算能力的MCU，物联网可进一步强化效能，落实系统的智能化愿景。
