印刷科技的新契機(jī)--RFID
RFID技術(shù)最早使用于國(guó)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(cāng)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(guó)國(guó)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(lái)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)。
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(shuō)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(lái)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(jiǎn)要的探討。
一、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(wàn)億計(jì)的日常電子產(chǎn)品連接起來(lái)。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(wú)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(wú)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(shuō)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(shuō)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(wú)線電波
在無(wú)線電波方面,為避免各國(guó)無(wú)線電頻率使用標(biāo)準(zhǔn)不一,造成使用上的混亂與困擾,國(guó)際上大多遵守國(guó)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(yǔ)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(yǔ)言(XML),放在專用實(shí)體標(biāo)記語(yǔ)言服務(wù)器中的實(shí)體標(biāo)記語(yǔ)言程序代碼可作為描述所有實(shí)物、過(guò)程和環(huán)境的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
二、印刷產(chǎn)業(yè)新契機(jī)
(一)RFID深具發(fā)展?jié)摿?
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(zhǎng)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(lái)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(lái)說(shuō),單位成本需要降至5美分或更少,RFID帶來(lái)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(shuō)明臺(tái)灣是一個(gè)非常適合RFID開發(fā)的國(guó)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(wèn)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(guò)50,000-80,000個(gè),以符合隨之而來(lái)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(lái)印制所需的產(chǎn)品,也就是說(shuō)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(guò)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(shuō)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(lái),就能使RFID的制造過(guò)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(lái)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常快速,因此并不適合運(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(lái)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(lái)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(lái)說(shuō)當(dāng)然毫無(wú)問(wèn)題,可是對(duì)低價(jià)商品來(lái)說(shuō)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。