軟性電子代表性應用：RFID的技術演進

一般來說，無矽晶片RFID標籤指的是不含有矽晶片的射頻識別標籤，也就是純軟性的印刷標籤。最初，RFID標籤的最終訴求，就是在能以0.1美分的花費直接貼在產品和包裝上，以更靈活可靠的特性取代每年十兆使用量的條碼，截至目前為止，在各種消費市場、產品履歷應用，已經佔有非常重要的地位。

隨著廣泛運用，RFID技術日益強大。然而，只有當包括安裝費在內的標籤價格下降到1美分以下，才有可能在諸如包裝消費品、郵遞物品、藥品和書籍等最大的 RFID應用領域內全面實施。雖說使用RFID有許多好處，過去的矽晶片RFID成本太高，足以抵銷其導入所帶來的各種好處，因此初期在推廣上就遇到了相當大的阻礙。

每年這些最大的應用領域潛在的銷售量就高達十兆，但是由於矽晶片價格昂貴，所以尚不能形成此類標籤的市場份額基礎。即使是不考慮矽晶片的花費，安裝費用就相當於目前所使用的條碼費用的95%，這就意味著大多數大容量的RFID標籤必須直接安裝到產品和包裝上才能保證安裝費用低於1美分。無矽晶片RFID技術在這種需求下浮出水面。

無矽晶片RFID的底子
無矽晶片RFID標籤指的是不含有矽材料的射頻識別標籤。最具有前景的無矽晶片標籤的主要潛在優勢在於其最終能以0.1美分的花費直接印在產品和包裝上，以更靈活可靠的特性取代每年十兆使用量的條碼。

傳統RFID晶片必須內建矽晶片，而新一代的無矽晶片標籤則是改為印刷式天線，也就是直接用導電油墨在絕緣基板（塑膠薄膜）上印刷導電線路，形成天線和電路，又叫添加法製作技術。主要的印刷方法已從只用絲網印刷擴展到膠印、柔性版印刷、凹印等製作方法，較為成熟的製作製程為網印與凹印技術。

印刷技術的進步及其進一步應用於RFID天線的製作使RFID標籤的生產成本降低，從而促進了RFID電子標籤的應用。而薄膜的材料可按用戶要求使用不同卡體材料，除 PVC（聚氯乙烯）外，還可使用PET-G（共聚酯）、PET（聚酯）、ABS（丙烯?-丁二烯-苯乙烯共聚物）、PC（聚碳酸脂）和紙基材料等。如果採用繞線技術，就很難用PC等材料生產出適應惡劣環境條件的RFID標籤。

無矽晶片標籤的主流是類似於矽晶片的可以數位解碼的以及能在超過一公分範圍工作的標籤。他們的潛在市場超出了低價大容量標籤的潛在市場，因為這種標籤除了價格低之外還有其他一些具優勢的特性。雖然說在實際應用上，這種軟性標籤在特定情況下的銷售價格會略高於矽晶片標籤，但是在大部分的情況之下，其成本優勢是非常明顯的。

到目前，RFID的應用幾乎已經邁向全面普及化了。除個性簽名以及類似於鈔票上的磁條或證件用紙上的微波反射纖維能在一公分以外被檢測出來，各種身份辨識應用也逐漸起飛，成為安全控管的一大技術主力。

未來幾年我們將會看到無矽晶片標籤的市場份額迅速增加。全球銷售量將從2006年佔0.4%的5百萬增加到2016年佔45%的2670億。按價值計算的話，無矽晶片標籤將從2006年只佔0.1%的120萬美元增長到13.9億美元——保守估計佔2016年RFID標籤收入的13%，因為大部分突破性增長都是依靠價格優勢。

包括製造業、軟體業和服務業在內，2016年將有30億美元的無矽晶片RFID系統市場。其後，軟性RFID標籤透過整合最先進的技術，例如具有微處理器的金融卡，藉此迅速主宰整個RFID市場。但是軟性標線的盛行，並不代表矽晶片RFID標籤就會退出市場，由於其在訊號特性以及速度要比軟性標線優秀，因此仍會在部分應用市場佔有重要的地位。舉例來說，用於不停車道路收費的5.8 GHz標籤或者用於即時定位系統的超寬頻標籤將繼續使用矽晶片。

第一代無矽晶片技術不少但鮮有成功
第一代無矽晶片技術不滿足許多服務供應商使用的開放標準，並且也沒有試圖制定此類標準。有許多無矽晶片技術，包括聲磁、電子掃頻的RF感應器電容陣列以及電磁RF濺射薄膜——每種都是多位的三種常用防竊標籤之一。其他的還有二極體陣列、移動時發出高頻的表面聲波 (SAW)裝置和化學物質。然而，只有在醫療中使用的避免誤差的聲磁標籤和無間斷道路收費以及製造業中使用的SAW標籤銷售量達到了一百萬。

AstraZeneca的聲磁標籤銷售量過去都在位居榜首。然而，這一計劃很難進一步降低成本，並且還有諸如剛性等物理特性的限制。大多數第一代無矽晶片技術的主要特徵是其主要應用於一些資金不足的小公司，並且還有技術上的限制，很難廣泛被應用於市場。

第二代無矽晶片RFID標籤
和以上第一代無矽晶片標籤相比，SAW標籤在技術上有所提高，價格卻大大下降，並且能儲存足夠多的資料以及能在通用頻段上使用傳統的晶片RFID操作。這意味著他們可以成為大規模的閉環和開環系統的基礎。事實上，最初是由EPCglobal將SAW性能標準整合到ISO。另外兩種技術也很有前途。新的參與者已經提出了基於紙張或低價格塑膠薄膜的導電油墨印刷條紋的電磁標籤。

TFTCs可以擁有和矽RFID晶片一樣的電路，所以，受使用材料的限制，可以採用同晶片RFID一樣的頻率和標準。能在13.56MHz進行操作是極其重要的，因為過去製造的55%的標籤都是在這一頻段工作的，並且這一比例將在2016年達到70%。這也是卡、票、圖書館、洗衣店、藥品和郵寄物品的首選頻率。

第二代無矽晶片技術的主要商業特性是他們受到一些大公司和資金充足的小公司的支援。他們中的許多既是銷售者又是使用者。這其中包括IBM、 惠普施樂、 3M、 東芝（Toshiba）、 大日本印刷、日本凸版印刷（Toppan Printing）和韓國三星。包裝和紙張業巨頭Mreal、 MeadWestvaco和 International Paper也包括在內。

最佳特定應用類型
最具有前途的無矽晶片技術將最佳定向於特定的應用領域。儘管那樣，在這些應用領域和一些諸如空運行李和動物等不符合其標準的許多情況也是不適合的。最好的使用無矽晶片標籤的地方不過是一些物品（工廠名冊、圖書館、洗衣店、藥品、消費品、檔案、郵件），票/鈔票/其他大容量安全文檔，空運包裹，動物，囚犯，假釋人員或者住院或者受監護的人員、殘疾人、休閒設施的參觀者，主題樂園及其他高價值物流。

資料來源: 機械技術雜誌第273期