NFC/RFID无线技术加持　物联网应用创新

意法半导体 技术行销经理阎欣怡。

物联网 (IoT) 应用加速扩散，促使许多业者相继投入智能城市、智能居家、智能生活、仓储管理、身份识别、线上医疗等应用领域。市调机构IDC预测，2017年全球物联网市场规模将超过9 ,300亿美元，较去年增加1千亿美元，且3年后将成长至1.46万亿美元，市场应用大爆发，带动众多技术及产品的创新。

在各种物联网连结技术中，NFC/RFID所具有的特性足以灵活实现各种创新的物联网智能应用。为协助台湾合作夥伴了解NFC/RFID技术的最新发展并克服诸多设计挑战，进而快速推出符合市场需求的产品，半导体产业领导厂商意法半导体(ST)与代理商安富利(AVNET)携手于日前举办「意法半导体物联网研讨会－ST.NFC与您携手共创智能生活」，会中邀请多位专家分享NFC、RAIN RFID的进展，以及微控制器、天线设计技术及网安等物联网相关议题。

段标：NFC便宜又方便　快速实现物联网

首先登场的是意法半导体产品行销经理黄镫谊，他分享NFC技术的优势，以及ST所推出之相关产品及解决方案。NFC(Near Field Communication；近场通讯)属于短距离高频无线通讯技术，可实现电子装置之间的非接触式点对点数据传输及数据交换，因此应用范围也就更形扩大。NFC在13.56MHz频率运行于20厘米距离内，其传输速度有106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三种。目前NFC已通过成为ISO/IEC IS 18092国际标准、EMCA-340标准与ETSI TS 102 190标准。

特别值得一提的，NFC可同时传递数据和能量，所以即使是未供电物件，无论位在何处，只要嵌入NFC标签就能新增智能功能，再者，NFC毋需冗长的交握(handshaking)或数据登录过程，就能连上网际网络。综合这些特性，NFC能以低成本方式让各种物件快速连上网络，对于物联网的推动大有助益。

在实际运作中，NFC会发射触发动作的短距离信号，当使用者将两个装置彼此碰触，如智能手机和喇叭，NFC就会立即连接两者，免接线、免口令，使用起来相对便利，后势可期。根据IHS研究报告，至2020年，NFC智能手机销量将达到22亿台，另外，包括PC与周边、网络设备、智能家庭、车载装置、健康医疗、智能电表与工业自动化等装置等都将更广泛地内建NFC。

令人振奋的是，Apple iPhone对于NFC的进一步支持，预期将带动NFC的快速普及。苹果于2014年的iPhone 6系列首度加入NFC感应芯片，当时仅限制用于支持电子票卡、Apple Pay等服务，并未开放支持其他更多的NFC应用。现在，在iOS 11的相关开发文件中已载明苹果将会针对iOS 11提供一个名称为Core NFC的架构，可读取Type 1至Type 5的标签 (Tag)，其中的重大意义就在于自iOS 11之后，iOS App将能利用iPhone提供的NFC功能，NFC相关应用的增加指日可待。

段标：NFC动态标签芯片　推进多元应用

NFC技术的核心是标签(Tag)，ST针对NFC应用所推出的ST25 NFC标签芯片系列可以广泛符合消费电子、电脑周边、家电、工业自动化和健康医疗产品等领域的需求。其中，ST25系列的成员之一ST25DV动态标签芯片，就是针对工业应用而生。

针对工业应用，该芯片在摄氏25度的环境下，耐擦写能力达到100万次，数据保存期限长达40年。芯片电源采用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的装置。芯片还提供无线能量输出功能，是零功耗应用的最佳解决方案。

ST25DV系列支持NFC Type 5和ISO 15693 RFID标准，且功能远优于两种标准的技术要求。产品特性包括NFC NDEF信息原生支持和ISO 15693线上离RF界面，以及256位元元大容量缓存的快速传输模式。此芯片并具备市场上存储容量最高的64Kbits EEPROM，以及数据保护能力更强的多个64位元口令。值得一提的是，ST25DV是唯一支持线上离数据传输的电子标签芯片，可以实现电子产品设备出厂前「不开箱程序码写入」，让NFC移动设备的软件更新具有快速的传输模式。ST25DV系列产品已过NFC Forum 测试且可被iOS 11 NFC app 读取。

ST 25系列的另一新成员 - ST25TV RFID标签，则具有防伪、防盗、防拆、自毁及操作双模功能，为针对产品标签、资产追踪、游戏、设备维护与管理等应用情境所设计，数据保护年限长达至少40年之久，兼顾成本效益与使用性。

谈到NFC标签芯片，就一定要谈到ST的EEPROM (电子抹除式可复写唯读存储器)。ST是全球最大的EEPROM存储器供应商，且已连续11年获得市占率第一名的殊荣。采用ST的EEPROM，ST所推出的ST25系列NFC标签的数据保留期限能长达200年，是工业标准的20倍，读写次数可达400万次。工作温度范围-40°C~85°C，确保标签在最恶劣的工作条件下仍保持完美的读写性能和耐用性。

整体而言，ST25系列产品不仅具备使用年限长的优点，更有32、128位元的口令保护机制，搭配20位元读写存取控制，能保护NFC芯片中机密数据的安全，且ST25系列产品型号相当多，因此应用开发可根据存储器容量、支持应用等条件挑选到合适的产品。

段标：RFID市场扩大 RAIN RFID扮演关键角色

随后登场的是来自台扬科技的高级资深工程师王昭明，他针对RAIN RFID的应用提出说明。RAIN RFID是由RAIN RFID产业联盟所创造的专业名词，意指被动式UHF RFID技术，RAIN RFID所使用的带宽从860MHz to 960MHz，并遵循EPC RFID协议(ISO 18000-6C)。根据IDTechEx预测，2017年销售的RFID标签将达到182亿枚，2016年的数量是152亿枚，成长部分主要来自被动式UHF (RAIN) RFID标签。

2017年，UHF RFID标签的销售总价约为HF标签销售总价的25%，IDTechEx分析这是因为HF标签一般用于安全领域，因此价格较高，而UHF RFID主要用于吊牌，属于一次性使用的产品，价格较低。若就市场细分来看，服装吊牌为RFID的最大宗应用，此市场需求的RFID标签总量就高达87亿枚。

由于成本较便宜且导入方便，各应用领域皆可看到RAIN RFID的踪迹。王昭明就介绍了远通电收、可口可乐、环球影城、Intel、福井制核所等公司的应用案例。其中，福井制核所是在珍珠孕育初期，在珍珠核内植入附有独立编号的RFID标签。如此一来，日后消费者和珠宝商就能透过RFID读取机，实时从网上数据库中查找该珍珠的生产年份、来源地等数据，以确定其价值。

另外，远通电收ETC系统也是采用被动式RFID感应技术，透过高速公路门架上的发射器发射无线电波，触动经过范围内的eTag，eTag接受到电波后，即回传可识别出车辆数据的信号，由道路门架上感应器接收读写，最后传到中央管理系统，由此掌握每天来往车辆数据。此eTag不只是能用于国道收费，还能用于停车场管控等衍生应用。看好RFID的应用前景，台扬科技凭藉其在RF领域的专业与经验，产品线已扩展至RFID领域。。

段标：32位元MCU跃为主流　物联网网安受重视　

接下来则是由来自意法半导体的资深技术行销工程师吴祥民、亚太区技术行销专案经理王柏雄及技术行销经理阎欣怡，分别说明Dynamic NFC 天线设计与量测方式、STM32 系列产品介绍与应用发展，以及物联网的安全解决方案等。

吴祥民特别说明，为彻底发挥动态NFC标签的功能，Dynamic NFC天线的位置必须尽可能靠近NFC天线位置，最好是在几毫米的距离内，因为任何线路的加入都可能改变天线的特性且需重新调校，而为了加快产品开发速度，ST并提供免费的天线调校工具 – eDesignSuite，此一在线设计工具提供客户免费使用，其中包括电路快捷设计范本、产品选型工具、评测性能的模拟器，以及技术支持和产品订购通道等，此外，针对NFC读取器(CR95HF)天线调校，ST也推出对应的展示板(Demo Kit)，可大幅缩短开发人员的学习时间。

王柏雄则指出物联网设备所采用的MCU将逐渐趋向32位元，为满足物联网应用的多元需求，ST已推出强调高性能的32位元微控制器产品，包括STM32F2/F4/F7/H7；以及诉求超低功耗的STM32L0/L1/L4等微控制器产品，这些产品涵盖Cortex-M0+/M3/M4/M7等4种MCU核心。

为了推动物联网快速普及，ST坚持开放式开发环境，透过STM32 Nucleo开发板硬件、STM32Cube软件模块，以及ST与协力厂商合作推出的多套功能扩充板，建构出完整的开发者生态系统。ST也推出 P-NUCLEO-LRWAN1开发套件，让设计工程师能在32位元元微控制器的基础上，快速开发具有LoRa联网功能的物联网(IoT)设备原型。

在ST的众多32位元元控制器系列中，STM32 H7系列堪称是目前效能最高的32位元微控制器，该产品锁定工业网络、家庭自动化、电信设备和智能消费电子，以及高性能电机控制、家电产品和用户界面功能丰富的小家电等应用。STM32H7系列采用ST 40nm快闪存储器制程，运作频率达到400MHz，并整合2MB双区快闪存储器和大容量1MB SRAM存储器。值得一提的，为防止在工厂和现场受到网络威胁，此产品还整合了先进的安全功能，包括口令演算法加速器和安全密钥储存等，确保物联网硬件网安。

针对安全这个议题，阎欣怡表示在快速发展的互联数码世界中，ST的安全微控制器和安全型完整解决方案，可以保护平台及使用者的机密信息。意法半导体的STSAFE系列经过安全标准认证(通用准则EAL5+)，涵盖了物联网大多数的通信界面，包括ISO7816、SPI和I²C等，并且可以提供对于刚接触安全领域的开发者简单易用的解决方案，确保使用者的隐私安全，让物联网的安全保护能加速普及。

除了各位讲师的精采分享外，意法半导体并在现场展示各种最新NFC/RFID产品及解决方案，与产业人士进行面对面的交流，共享物联网智能商机。