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有机RFID标签将替代传统RFID标签?

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2017-02-04 10:01:00【

 1 有机RFID标签及其特点

RFID标签的高成本是其大量普及的最大障碍。为了降低成本,RFID研究者一直在寻找新的技术和生产工艺,近年来有机RFID技术成为该领域的重大突破。

传统的无机RFID标签由芯片和天线构成,芯片部分由传统IC工艺在硅片上制备得到,然后再把芯片和天线集成在一起构成完整的标签。有机RFID标签则采用印刷电子技术,把有机薄膜晶体管制备在便宜的塑料基底上形成电路。依据此技术,把有机物墨水和金属印刷在塑料基底上形成芯片和天线从而得到有机RFID标签。通过印刷批量生产有机RFID标签,简化了制作工艺,大大降低了成本。

世界各国都认为有机RFID的市场前景巨大,纷纷加大有机RFID标签技术的研发力度,并且已经取得了很大成就。一些国家已经迈入了从实验室研究向应用转化的起步阶段,并且研究也在逐步的深入。

如德国PoIyIC公司在2006年开发出使用印刷技术生产的有机RFID标签该标签集成了数百个有机晶体管,可以保存8bits的数据;2007年该公司又开发出了32和64 bits存储能力的有机RFID标签,工作频率为13.56 MHz; 2008年比利时微电子研究中心(interuniversity microelectronics centre IMEC ) 开发出了已接近实用水平的有机RFID标签;2007年德国有机电子大会在其大会票证上采用了有机RFID标签;另据报道,英国曼彻斯特大学Syngenta传感器创新中心的研究人员正在开发一种有机RFID标签,应用于水果等产品进入供应链后的质量监控和管理,该产品有望在2011年底用于为生产和种植企业提供可靠的追踪方案。国内关于有机RFID研究的报道几乎空白,仅有北京交通大学光电子技术研究所的徐征等对有机RFID标签的射频信号调制方法进行了研究,而对于其应用还未见报道。

有机RFID作为一种新的技术,是有机半导体和RFID技术相结合的产物。有机RFID标签的工作原理、结构、功能及频谱划分等与无机RFID基本类似,二者主要的区别在于材料和加工工艺的不同,并由此衍生出来部分差异,具体分析如下:

1)成本。据Nature Materials Commentary杂志报导,有机RFID标签成本有望降至每枚0.01 - 0.02美元甚至更低,而目前常用的无机RFID标签的成本约为0.2美元。

2)读取速度。PoIyIC公司的有机RFID标签最大的读取速度为196 bits/s。无机RFID的读取速度一般较高,意法半导体2010年推出的无机RFID芯片LRiS64K的读取速度为53kbits/。

3)存储容量。目前研发的有机RFID标签的存储容量较小,一般只能存储几十到上百bit的数据。无机RFID的存储容量一般较大,可达53kb/s。

4)使用寿命。有机RFID标签的寿命较短。PoIyIC公司的研究表明有机RFID标签在最初的10个月特性没有下降,但是经过较长时间特性会发生改变,认为有机RFID标签能够确保la的使用寿命。无机RFID芯片则具有非常长的寿命,LRiS64K的寿命至少为40a。

5)易用性。有机RFID标签的基底为塑料,厚度非常小并具有良好的柔韧性,可以制成柔性标签,使用时可以随意粘贴,不受软硬度及厚度等限制。无机RFID标签由于采用了硅芯片则不具有这方面的优势。

6)重复使用性。有机RFID标签在印刷时己经决定了内部存储的数据,在使用过程中只能读取数据而无法修改数据。无机RFDI标签由于采用硅芯片,所以在使用中可以多次修改存储的内容,如无机RFDI芯片LRiS64K可以重复写1000,000次。

2 有机RFID标签与传统的二维条码、无机RFID标签的比较

目前,食品供应链安全管理的技术手段主要有2大类技术:RFID技术和条码技术,结合有机RFID标签技术,这3类标签技术的比较如表1所示。

RFID标签

 

由表1可知,有机RFID标签具有无机RFID标签方便易用的优点,又具有类似于二维条码的低廉成本,虽然在读取速度、容量和使用寿命方面劣于无机RFID,但是这些差距在很多应用中并不是必须的,如对于许多贴有RFID标签的消费品来说,RFID标签只是用于库存、POS (point of sale POS)机及产品退货,并需要特别长的使用寿命。因此这些应用为低成本的有机RFID标签提供了发挥积极作用的空间。

3. 有机RFID标签的应用——动物食品溯源

动物食品安全溯源系统包括从“养殖场”到“消费者”的诸多环节,主要有:养殖场、运输物流、屠宰场、物流仓储、超市和消费者6个环节,其构成的溯源流程和与之相匹配的信息模型如图1所示。

RFID标签

为了保证消费者从餐桌到养殖场的全过程追溯,需要在图1的6个环节中依靠不同的标签对动物进行标识,并在每个环节中对标识的动物食品管理和记录图中的信息。

 

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