电子产品码
Auto-ID中心已经提出了一种新的电子产品码,作为识别产品的下一代标准。我们的目标不是要取代现有的条形码标准,我们是要为公司建立一条迁移的通路,帮助他们从现有的条形码标准过渡到新型的电子产品码,为了鼓励这种发展,我们已经采用了全球贸易编码(GTIN)的基本构架。我们不能保证电子产品码将来会在世界范围内广泛应用,但我们的提议已经获得了监管国际条形码标准的两大机构的支持,它们是统一编码委员会和国际EAN组织。另外,我们还同其他国家和国际贸易团体和标准化组织有合作关系。
电子产品码如何是工作的?
电子产品码是一个由头编码和三个数据集组成的一个数字,如上图所示。头编码用以识别电子产品码的版本号,这使得以后可扩展电子产品码为不同长度或不同的类型。第二部分是标识电子产品码的管理者,最有可能是电子产品码代表的产品的生产商,例如,可口可乐公司。第三部分,物品类别,指的是产品确切的类别,通常是存货单位,如330毫升罐装健怡可口可乐,美国。第四部分是序列号,每个商品都不相同,具体表示了我们指的是哪一罐健怡可口可乐。这使得迅速找出快要过期的产品成为可能。
电子产品码的类别
Auto-ID中心提出了64位和96位两种电子产品码,最终可能还会更多。其中96位的电子产品码是我们认为最常用的一种。我们是在确保所有产品具有独一无二的编码和降低标签成本两者之间作了权衡,从而选择了96位。96位的电子产品码可以为2.68亿家生产商提供标识码,每个生产商可以有1600万个产品类别,每类可以有680亿个产品序列号,足够未来几年世界范围内所生产的所有产品使用。因为目前还没有必要有那么多的序列号,所以我们提出了64位编码作为过渡时期。较小位数的编码在保证提供足够的独一无二的电子产品码的同时,还可以保持RFID芯片的价格较低。
RFID标签基本原理
一个RFID标签由一个附在天线上的微芯片构成。在不同的应用场合,有不同种类的标签,这一节我们将向大家介绍这方面的内容。使RFID能在追踪单个商品中发挥作用的关键之一就是大大降低标签的成本。本节下面部分将介绍我们如何计划实施。
主动与被动
主动RFID标签有一个电池,这个电池用来为微芯片的电路运转提供电量,并向解读器发送信号(同蜂窝电话传送信号到基站原理相同)。被动标签没有电池,相反,它从解读器获得电能。解读器发送电磁波,在标签的天线中形成了电流。半主动标签用一个电池为微芯片的运转提供电能,但是发送信号和接受信号时却是从解读器处获得能量。主动和半主动标签在追踪高价值商品时非常有用,因为他们需要远距离的扫描,比如在轨道上的列车,但这种标签要耗费1美元或更多,这使得他不适合应用于低成本的商品上。Auto-ID中心正集中精力于被动标签上,目前它的成本已经降至1美元以内。它们的扫描距离不像主动标签那么远,通常少于10英尺,而主动标签可以达到100英尺,但它们比主动标签便宜得多,而且不需要维护。另外,我们还研究开发出其他种类的标签类型,在我们的系统中也可能采用它们。
读写与只读
在RFID标签中的芯片可以是读写或只读的。使用读写芯片的话,当标签在解读器或查询器的读写范围内时,您可以给标签添加信息或者覆盖掉原有信息。读写标签在一些特殊应用场合非常有用,但是因为它比只读芯片贵得多,所以将它用于追踪价格低廉的商品是不实际的。一些只读微芯片包含着在生产过程中存储的信息,在这样的芯片上的信息永远不能被改变。另一种方法是采用电可擦写编程只读存储器,或称EEPROM,运用特殊的电子过程,数据可以被覆盖重写。
Auto-ID中心说明
我们不是要创造RFID标签,我们甚至不是要告诉供应商应生产哪种标签。我们唯一关心的是这种标签上包含着电子产品码的信息,以一种开放式,标准化的方式交流信息,并且满足一些最小的性能要求,这样它可以在任何地点由解读器读取信息。然而,因为低成本标签是我们系统的一个关键组成部分,我们已经在致力于芯片的设计,目的是设计出大批生产后成本约为5美分、并能在至少4英尺的范围内读取信息的芯片。我们开发的第一种标签是超高频率的,它以915MHZ的频率工作,用的是EEPROM。这样公司可以在商品生产和包装时在标签中写入电子产品码,但也可以利用其他存储技术。
降低标签的成本
RFID标签的高成本已经成为这一技术大规模推广的一个最大的障碍。目前,最便宜的RFID标签大批量生产也要花费50美分。在Auto-ID中心,我们立志将每个标签的成本降至5美分,为达到这一目标已经设计出多个策略。
简单即最佳
在Auto-ID中心的计划下,一个96位或者64位电子产品码将是存储在RFID标签中的唯一信息。这是因为存储量小的芯片成本低。想象一下一个单个的硅电路门――微芯片的基本组成结构,成本大约千分之一美分。Auto-ID中心成员一年生产超过5000亿单位的产品,因此在标签上每增加一个电门就要多耗费他们超过500万美元的成本。
缩小芯片
降低被动和只读标签成本的一个关键就是所用微芯片的大小。8英寸的硅晶片的价格相对稳定,但把晶片割成小片,每一小片价格都会较低。目前,大部分晶片是用金刚石锯切开的,这个方法可以产生最多15000块微芯片,大小为1平放毫米。另有一种方法叫做蚀割,它能产生最多25万块芯片,大概每块芯片150平方微米,或大概是人的头发宽度的三倍。这个过程是将酸性液体倒在晶片上,然后腐蚀割开晶片。
较小的芯片比起传统的微芯片便宜得多,但用这些芯片往往会有问题。即使使用机械机器人来处理大部分硅芯片,它也不能应付如此小的芯片。Auto-ID中心的支持者Alien科技,已经开发出一种制造工艺流程,名叫流体自组装,将芯片装在一个底座上,然后天线可以添加上去。因为酸性液体腐蚀硅晶片的原因,芯片有倾斜的边。Alien构建了一种底座,有一些洞,看上去像是这些芯片的模具,然后成千上万的微小芯片在上面流过。Alien将他们称作”nanoblocks”,在底座上面的特殊液体中流动,有些会自动掉入相应的小洞中,剩余的会被收集并重新加以利用。底座用金属薄片割成带状,以使天线可以装配在芯片上,制成一个标签。天线和芯片被两个夹层夹着制成一个完整的标签。当Alien的新的生产设备全面运转时,它每年将生产800亿芯片。其他组装小型芯片的方法也在发展中,它们也是现有方法的改进。一种很有希望的方法是震动组装,它是由MIT和Auto-ID中心的支持者PHILIPS半导体研究设计出来的。
新型天线
另一个构造低成本标签的关键是降低天线成本。Auto-ID中心的一个支持者Rafsec,正在开发一种新型的天线,它将被用来加在Alien芯片上制作标签,这种标签在大批量生产下,可能耗费在5美分左右。目前,大多数RFID天线是利用酸去除铜和铝这样的导体金属中的元素,再锻造成型制成的。Rafsec是全球最大的打印纸生产商之一的芬兰UPM-Kymmenc公司的附属公司,它已经开创了高速电镀技术,天线使用导体墨水绘制,然后将一层金属印在它的顶部。利用这项技术,Rafsec在大批量生产天线的情况下,可以将天线成本控制在1美分左右,与用现有技术生产的普通天线的5到15美分的成本形成鲜明对比。另外,还有其他生产低成本天线的创新性方法正由Auto-ID中心的其他支持者开发。
硅的替代品
有几家公司正独立于Auto-ID中心来研究利用硅的廉价替代品生产RFID标签的技术,甚至是纯粹利用磁性的“无芯片标签”。这种努力很可能成功,Auto-ID中心也非常支持它们。我们正在发展的这套系统不会排除这些技术或其他任何技术。我们憧憬的是这样一个包罗万象的世界,在这里,任何标签,只要使用正确的语言,满足基本的性能要求,无论硅或其他材料制作的,都能够与任何解读器交流信息。
利用人工聚合物或特殊晶片制作的芯片可能会比硅芯片便宜,并且它们可能有一些其它的应用方面,例如监测温度和震动的传感器。通过建立一个全球性的网络,公司能够利用它识别产品,我们也可以创造一个新的市场,在这里,这样的革新技术将会繁荣发展起来。
对无线电波的理解
标签利用无线电波与解读器进行交流,在我们开始介绍解读器工作原理之前,有必要介绍一点无线电波及其属性的知识。无线电波是电磁波谱的一部分,而电磁波谱是一个很宽泛的定义,科学家用它来表示以波的形式发散的所有频率的能量。在波谱的一端是低频波,如AM收音机和海上船只通讯系统所用的无线电波。在频率高端是X射线和伽马射线。
政府规定
世界各国政府规定了许多电磁波谱的用途。例如,在美国,FM电台无线电波频率必须在88到108MHZ之间(如果您收听91.5FM,意味着您的收音机已调频至接受每秒重复9.15千万次的无线电波)。利用RFID的一个问题就在于世界上各个国家已将不同的波段分作不同的用途了,ISM波段保留为工业,科学,医疗用途,除了这一特殊波段,世界上每个地方几乎都已经没有未经利用的波段了。这就意味着一个在某国家以915MHZ工作的标签在另一个国家也许就不能被读取,因为在这个国家,这个波段已被用作其他用途了。
单一频率不能适应
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