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物联网连接的技术优势

2020年07月15日 11:13 次阅读

1、RFID:物联网连接的关键技术之一,当下时代给产业有哪些变化?

1.1. 发展历程:2001 年后进入行业标准化阶段,加速智能与非智能物体连接

RFID 技术最早的应用可追溯到第二次世界大战中飞机的敌我目标识别,空中交通管制系统、 商场防盗系统等,但由于技术和成本原因,未得到广泛应用。1980 年至 1990 年,随着大规 模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展,RFID 技术进入商业化应用阶段。随着物 联网行业的发展,RFID 技术逐步大众化,应用在我们的日常生活中。RFID 产品种类也越来 越丰富。

进入 2001 年,RFID 整体发展速度加快。2006 年,国家科技部、国家发改委、商务部、信 息产业部等 15 部委发布《中国射频识别(RFID)技术政策白皮书》,加快了我国射频识别 标准体系的建立。2016 年,工信部发布《信息通信行业发展规划物联网分册(2016-2020 年)》,重点支持 RFID 技术研究,推进 RFID 标签在物联网感知设备中的布局。RFID 行业逐 渐走向标准化建设阶段。

物联网连接的技术优势

根据 RFID 世界网统计,在物联网中有 78%的物品是无法实现自我识别的非智能物品,只有 用 RFID 技术才能实现智能与非智能物品之间的连接,这也是实现物联网行业最大价值的途 径之一。物联网的关键是物体识别,而 RFID 正是处理高质量数据的核心技术。因此,RFID 技术的发展,将极大推进物联网建设进程。

1.2. 组成结构:非接触数据通信,读写器、电子标签、应用系统三部分构成

无线射频即无线射频识别技术(RFID),通过无线射频方式进行非接触双向数据通信,利用 无线射频方式进行对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写,从而达到识别目标和数据交 换的目的。

该技术原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信,是自动识别技术的一种。RFID 的应用十分广泛,目前典型应用有动物晶片、汽车镜片防盗器、门禁管制、停车场管制、生 产线自动化和物料管理等,其被认为是 21 世纪最具发展潜力的信息技术之一。

完整的 RFID 系统由读写器、电子标签和应用系统三部分组成。读写器是将标签中的信息读 出,或将标签所需要存储的信息写入标签的装臵。电子标签由收发天线、AC/DC 电路、解调 电路、逻辑控制电路、存储器和调制电路组成。天线的功能是在标签和阅读器之间传递射频 信号,应用系统则是两者中介。

1.3. 技术优势:无线射频识别,具有适用性、高效性、简易性和独一性四大优势

作为一种非接触式的自动识别技术,RFID 的技术原理是利用射频信号通过电磁耦合电感 耦合两种方式进行自动识别目标,并获取相关数据。标签是 RFID 技术的核心部件,其内部 有一个发送应答机,当标签进入射频区域时会产生感应电流从而获得能量。然后向 RFID 读 写器发送特定信号,通常电子标签都有一个 ID 序列号(如 SKU 码)。读写器在收到 ID 序列 号后将信息传到计算机数据库从中检索相关数据,并按指令完成相关操作。

在 RFID 广泛应用之前,条形码是信息的记录和传输主要工具,使用条形码的优点是配臵灵 活、整体成本较低,但是存在易污染、易破损,操作较为繁琐等缺点。与条形码相比,RFID 具有明显的技术优势:1)存储容量大,读写速度快,安全性高;2)RFID 采用 PET 材质, 耐高温、耐腐蚀;3)体量更小、更灵活;4)可通过软件进行数据加密;5)多物体识别, 反复使用,穿透性强。

? 条形码

条形码是由黑白相间的条纹组成的,黑色部分称为“条”,白色部分称为“空”,条和空代表二进 制的 0 或 1,对其进行编码,从而可以组合不同粗细间隔的黑白图案,可以代表数字,字符 和符号信息。

读取信息方面,条形码中条和空对同一光线的反射率和反射强度不一样,简单来说就是我们 看到的黑与白可以很好的区分,扫描枪利用该原理,通过光学传感器检测来自不同发射区的 不同反射光,检测黑与白的排序信息进行识别。

条形码扫描设备主要有两种,一种是只读信息不能存储信息,必须要连接计算机才行,比如 超市结账时,售货员扫描条形码,电脑可以读出价格;另外一种是既可以读也可以存,扫码 之后可以将信息传到电脑里。

? 二维码

二维码是条形码的升级版,条形码是一维的,只记录横向信息,不记录纵向;而二维码,既 记录横向也记录纵向,也是按照“0”和“1”的比特流原理进行设计,有矩阵式和堆叠式两种。

堆叠式是建立在条形码基础上,让多个条形码堆叠在一起,形成二维码。矩阵式为平常见得 最多的二维码,通过黑白像素在矩阵中进行编码,在矩阵元素区出现的点(方,圆等形状)表 示二进制的“1”,不出现则表示“0”,通过点排列。与条形码相比,二维码可以表示汉字,这 是一大优点。它的表示信息也高于条形码,传统的条形码只能处理 20 位左右的信息量,与 之相比,二维码可处理条形码的几十倍到几百倍的信息量。

二维码的读取方式一般为手机扫描读取,如支付宝微信收款等,识别二维码获取个人和网址 等信息,这种方式目前比较普遍。二维码从任一方向均可快速读取,其奥秘就在于它的 3 处 定位图案,可以帮助二维码码不受背景样式的影响,实现快速稳定的读取。

? RFID

不论条形码,还是二维码一次只能读取一个标签内容,而使用 RFID 技术,一次可以读取多 个标签,读取效率大为提高,这是 RFID 一个优势,也因为该优势,它在很多场合取代了条 形码。RFID 有不同频率,从工作频段来分的话可分为,低频(125Khz~134Khz),高频 (13.56Mhz),超高频(860MHz~928Mhz 全球各标准不一),微波(2.45Ghz、5.8Ghz)。频 率越高,传播距离越远,但是绕射或穿透能力较弱。RFID 标签可以重复地新增、修改、删 除 RFID 卷标内储存的数据,方便信息的更新。在被覆盖的情况下,RFID 能够穿透纸张、木 材和塑料等非金属或非透明的材质,并能够进行穿透性通信。而条形码扫描器材必须在近距 离而且没有物体阻挡的情况下,才可以辨读条形码。

1.4. 分类方式:分频率、供电、应用、读写四大类,细分领域各具优势

RFID 的分类方式很多,可按照工作频率、供电方式、应用范围和读写类型分为四大类别。按照电子标签工作频率的不同可分为低频、低频、高频、超高频和微波,频率不同传播速度、 传播距离不同;按照供电方式分为有源、无源、半有源三种方式,对应主动、被动和半主动 的获取能量方式;应用范围则分为针对企业和行业的闭环应用,及跨行业的开环方式;按照 电子标签读写类型的不同可分为可读写卡(RW),一次写入多次读出卡(WORM)和只读卡 (RO)。

1.4.1. 按工作频率:低频、高频、超高频、微波四档频段,应用各有不同

RFID 按照工作频率来分,可以分为低频、高频、超高频和微波四种。根据 RFID 世界网的 资料显示,低频的频率一般在125KHz,需要读写器靠近才能读取;高频的频率在13.56MHz, 读写器最远距离在 1.2 米左右;超高频的频率在 860-928MH,最远传播距离可达 4 米;微波 的频率最高,范围在 2.45GHz 和 5.8GHz 之间,传输距离在 1 米以上,因天线的设计和功率 不同,传播距离甚至可达 100 米以上。

尽管低频频率低,但穿透力强,除金属以外无法阻止其与读写器的通讯。但低频 RFID 传输 距离近,通常应用于门禁、自动停车场收费、畜牧业管理系统等对距离要求不高的地方。高 频 RFID 除金属以外,也可以穿透大多数材料,但障碍物会缩短传播距离,通常应用于图书 馆管理系统、服装生产线和物流系统。超高频和微波不怕金属的阻碍,却会受到水、灰尘、 雾等悬浮颗粒物质。超高频 RFID 的工作地点一般在生产线自动化、航空包裹管理、集装箱 的管理还有铁路包裹管理和应用等对传输速度要求比较高的场所,微波 RFID 更多的应用在 移动车辆的识别、电子遥控门锁等对传输速度、传输距离都有较高要求的地方。

1.4.2. 按供电方式:有源、无源、半有源三种方式,获取能量主动或被动

RFID 按供电方式可分为:有源 RFID、无源 RFID 和半有源 RFID 三种。有源 RFID、无源 RFID 和半有源 RFID,按照是否拥有供电系统进行区分,分别对应能量的供应的主动方式, 被动方式和半主动方式。

? 无源 RFID 出现时间最早,应用也最广泛。它接受通过阅读器传输的微波信号无供电系 统,及电磁感应线圈获取能量来对自身短暂供电,从而完成信息交换。属于被动获取能 量方式。因此产品的体积小、结构简单、成本低,但缺点在于有效识别距离短。

? 有源 RFID 主动向阅读器发射信号,因此传输距离长,传输速度快。根据中商产业研究 院的资料显示,一个典型的有源 RFID 能在百米之外与阅读器建立联系,读取率可达 1.700read/sec。但它的缺点在于通常体积较大。

? 半有源 RFID 又叫低频激活触发技术,该技术可以弥补上述两者的缺点。通常,半有源 RFID 产品处于休眠状态,仅对标签中保持数据的部分进行供电,因此耗电量小,可维 持较长时间。当标签进入阅读器识别范围后,阅读器先以 125KHz 低频信号在小范围内 精准定位,再利用高频信号快速传输数据。它既可以定位又可以传输信息。

1.4.3. 按应用范围:以闭环应用居多,开环应用更具发展潜力

按照应用范围,RFID 技术应用可分为闭环应用和开环应用。闭环应用通常在企业或行业内 部,这样系统更容易控制、制定行业标准。当前我国主要是闭环应用系统较多,但随着互联 网技术的发展,行业内外信息交互需求的增大,在制造业—使用者—服务业这一系列行业中 形成的开环系统中实现应用才是 RFID 的长远目标。RFID 的技术优势是可随意、随时、随地 改变标签内容,远距离非接触识别并控制以及需要记录大量信息并加密等,开环应用可以使 RFID 的这些特性得到放大。此外,RFID 开环应用将推动物联网产业链的创建。

1.4.4. 按读写类型:可读写卡、一次写入多次读出卡和只读卡

RFID 按电子标签读写类型的不同可分为可读写卡(RW),一次写入多次读出卡(WORM) 和只读卡(RO)。RW 卡一般比 WORM 卡和 RO 卡贵得多,如电话卡、信用卡等。一般情 况下改写数据所花费的时间远大于读取数据所花费的时间(常规为改写所花费的时间为 s 级, 阅读花费的时间为 ms 级)。WORM 卡是用户可以一次性写入的卡,写入后数据不能改变, 且比 RW 卡要便宜。RO 卡存有一个唯一的号码,不能逐改,保证了安全性,RO 卡最便宜。

只读式 RFID 标签的内容只可读出不可写入。只读式 RFID 标签又可以进一步分为:只读标 签、一次性编程只读标签与可重复编程只读标签。只读标签的内容在标签出厂时已经被写入, 在读写器识别过程中只能读出不能写入,只读标签内部使用的是只读存储器(ROM),只读标 签属于标签生产厂商受客户委托定制的一类标签。一次性编程只读标签的内容不是在出厂之 前写入,而是在使用前通过编程写入,在读写器识别过程中只能读出不能写入;一次性编程 只读标签内部使用的是可编程序只读存储器(PROM)、可编程阵列逻辑(PAL);一次性编程只 读标签可以通过标签编码/打印机写入商品信息。可重复编程只读标签的内容经过擦除后,可 以重新编程写入,但是在读写器识别过程中只能读出不能写入;一次性编程只读标签内部使 用的是可擦除可编程只读存储器(EPROM)或通用阵列逻辑(GAL)。

读写式 RFID 标签的内容在识别过程中可以被读写器读出,也可以被读写器写入。读写式 RFID 标签内部使用的是随机存取存储器(RAM)或电可擦可编程只读存储器(EEROM)。有些 标签有 2 个或 2 个以上的内存块,读写器可以分别对不同的内存块编程写入内容。

1.5. 行业应用:金融支付与零售市场占比 33%,赋能交通运输、仓储物流智能升 级

目前 RFID 在金融支付、物流、零售、制造业、医疗、身份识别、防伪、资产管理、交通、 食品、动物识别、图书馆、汽车、航空、军事等行业都已经实现不同程度的商业化使用。

RFID 在国内最开始主要用于物流,资产管理和防盗防伪,之后应用范围不断扩大至安全、 医疗、交通运输、食品安全等多个领域。随着技术和经济的发展,RFID 在这些领域的发展 不断加深。根据前瞻产业研究院的数据,金融支付是在中国 RFID 领域占比最高,为 18%; 其次是零售和交通管理,分别为 15%和 13%。其次,军事与安全占比 11%,身份识别占比 9%,物流仓储占比 8%,资产管理占比 8%,防盗防伪和公共事业均占 5%。

金融支付和零售是中国 RFID 的最大的市场。RFID 在金融支付领域用途很广,如采用 RFID 卡取代安全性较低的磁卡,电子标签应用于票证防伪,采用 RFID 技术管理银行数据中心设 备等。同样,该技术也可应用于防盗防伪、资产管理。随着现代零售业务的兴起,RFID 技 术发挥着重要的作用,可以更好的定位和利用货柜和零件、节省体力劳动(如条形码扫描)。 如超市卖场采用 RFID 技术进行供应链管理。通过 RFID 等技术功能完备的供销存系统及全 球定位系统,极大提高核查商品的速度,减少库存,提升企业在零售行业的竞争力。根据 IDTechEx 的数据,RFID 技术可以在不增加库存的情况下提高 2-20%的销售额,劳动生产率 提高 96%,存货精度超过 98%。RFID 可以提供更多的消费者参与和使用数据:主题公园的 NFC (Near Field Communication)为消费者提供了更大的参与度(如个性化互动、付款、 绕过排队等),促进销售增长。

政府也在推进 RFID 技术的应用。从公交到电子收费系统,可以减少拥挤,实现自动化收款, 更方便用户使用。在韩国,海关法要求本地销售的威士忌带有 RFID,防止一些机构逃税、 市场上假货流通。在交通管理方面,RFID 已经应用于车辆识别和铁路机车识别。随着智能 交通的发展,RFID 将会发挥关键作用。RFID 在军事领域应用历史已久,RFID 技术可用于 装备器材信息的采集、传输和处理,提高管理效率,节省后勤成本。RFID 的身份识别应用 广泛,可用于门禁系统、医疗领域等,快速采集、存储用户信息。在物流仓储方面,使用 RFID 设备对货物进行扫描,记入数据库。在移动货物和货物出库时再次扫描确认,更新仓 库数据。进行货物盘点时,通过扫描货物储位上的电子标签,简单快速完成盘点。大幅提高管理效率和水平,向智慧物流的方向推进。

RFID 也已成为医疗保健系统和患者体验中不可或缺的一部分。无源 RFID 平台的发展受到在 医院和诊所进行的越来越多交易的测量,报告和货币化的潜力所驱动。RFID 是识别和跟踪 患者和医疗配件的有效方式,可改善工作流程和患者安全。在病人样本、药品和消耗品等库 存上可以减少人工跟踪和错误,减少原材料收缩率并提高可视性。根据 IDTechEx 的数据, 医学研究所可以将过期产品的收缩和注销减少 70%;医疗器械公司每年可以减少 15000 小 时人工核对库存的时间;医院可以将工作流效率提高 52%,且跟踪植入产品的错误率小于 1%;牙科解决方案提供商一年内收入增长 168%,产品销售增长 264%。

整体来看,RFID 技术已深入众多领域,金融和支付、零售、交通运输、军事安全、物流仓 储、身份识别等,技术水平不断升级,向智能化方向不断提升,并发挥着越来越重要的作用。 与此同时,RFID 技术持续开发新领域的应用,扩展应用广度,未来 RFID 在工业、制造业领 域、医药领域的发展值得期待。

2. 产业链:中国华南、华东、华北为重点发展领域,芯片技术为产业 核心

2.1. 产业链介绍:四大核心模块,标签封装产值占比 33.1%

RFID 产业链可分为两大部分:RFID 测试、标签打印与贴标。RFID 测试包括标签封装技术 与设备、读写器设计与制造。其中,标签封装技术与设备包括标签芯片设计和制造、天线设 计和制造;读写器设计与制造包括读写模块设计与制造、读写天线设计与制造。标签打印和 贴标部分包括:软件中间件、系统集成、培训与服务、终端客户、应用示范。整体来看,标 签封装技术与设备、读写器设计与制造、软件中间件、系统集成是 RFID 产业链最重要的四 个板块。

在 RFID 产业链中,集成电路芯片设计、制造和非接触智能卡(含电子标签)封装三个环节分 工非常明确,分别由专业的集成电路芯片设计商、集成电路芯片制造商和非接触智能卡(含电 子标签)封装制造企业独立完成。集成电路芯片设计、集成电路芯片制造和非接触智能卡(含 电子标签)封装专业化和规模化程度高。根据 IOT 科技分析,目前 RFID 产业四大板块中,从 各环节的产值占比情况来看,比重最大的是标签及封装板块,约为 33.10%;其次是系统集 成板块,占比约为 31.80%;读写器具和软件的产值占比分别约为 22.90%和 12.20%。

芯片的设计和制造处于产业链最上游,是 RFID 的核心技术所在。RFID 芯片包括标签芯片和 读写器芯片。标签芯片集成了除标签天线以外的所有电路,由射频前端、模拟前端、数字基 带和存储器单元等模块组成。行业对于芯片的要求为轻、薄、小、稳定性高和价格低。未来, 功耗低、距离远、读写速度快、提高可靠性和安全性,并且持续降低成本是其发展方向。

国内 RFID 厂商需要进一步提升芯片的稳定性并改良生产工艺。国内在芯片制造与设计领域 的重点企业有复旦微电子、江苏芯云科技等。复旦微电子是国内 RFID 芯片产品最齐全的供 应商之一。根据公司官网,RFID 产品线年出货量近 10 亿片,广泛应用于交通、防伪、身份 识别、消费卡、小额支付等领域。国外 RFID 芯片厂商主要有 Alien Technology,NXP,赛 普拉斯,Atmel 等,其中美国 Alien Technology 是行业内领先的供应商,专门提供符合 EPCglobal Gen2 及 ISO/IEC 18000-6c 标准的超高频无源射频识别芯片,以及标签、阅读器 和专业服务相关的技术及产品。

天线是信号传输的重要载体,是产业链上游。RFID 天线分为标签天线和读写器天线。标签 天线负责获取能量,读写器天线负责发射能量。RFID 天线最重要的功能是传输最大的能量 进出标签芯片,因此,天线与标签芯片之间的匹配问题非常重要。从技术角度来看,适用不 同领域的天线体积要求不同,信号传输能力要强,与芯片匹配度要好。国内生产天线的重点 企业有英内尔科技和佛山澳信科技。其中,英内尔科技从事 RFID 天线设计开发、生产、销 售。主要产品有 PET 铝蚀刻天线、PET 铜蚀刻天线、NFC 手机支付天线、NFC 线路板线圈 天线、抗金属干扰天线、各类 PCB 高精密异形天线等。

标签封装处于产业链的中游,封装是指将芯片粘在天线上,经过一系列工序后制成电子标签 或智能卡。中国绝大部分 RFID 厂商处于标签封装行业,国内厂商已经熟练掌握了低频、高 频标签的封装技术,但在超高频封装技术方面仍需加强。目前,国内标签封装重点企业包括 深圳远望谷、思创医惠、厦门信达等。

读写器的设计与制造也处于产业链中游。RFID 读写器从射频频率上分:低频读写器、高频 读写器、超高频读写器、双频读写器等。目前较为常见的应用到主要为超高频读写器,并主 要应用于仓储物流管理、资产管理、图书管理、交通管理、服装管理、零售行业、产线自动 化、人员管理等领域。市面上较为常见的超高频读写器主要有:分体式固定读写器、一体式 固定读写器、AGV 小车读写器、工业嵌入式读写器、桌面发卡器、便携式手持读写器等。生 产 RFID 读写器的国际知名企业有:HSM、斑马技术公司、ThingMagic 等。国内企业有深 圳远望谷、德生科技、中兴智联等逐步占领市场。

RFID 应用系统又称为 RFID 中间件,它是 RFID 标签和应用程序之间的中介角色,从软件端 使用中间件所提供一组通用的应用程序接口,即能连到读写器,读取与改写 RFID 数据。该 应用系统包含用于监视和维护 RFID 系统的工具。它可以加速 RFID 项目的开发进度,使系 统在更短时间内投入使用。并且可以整合不同型号 RFID 的数据,提升 RFID 的灵活性水平。 还可以过滤无效的射频数据。系统集成部分处于产业链下游,同时是 RFID 产业化、规模化、 标准化的关键。目前国内系统集成商众多,其中德鑫物联规模最大,国外知名厂商有 IBM 和 HP 等。

2.2. 国内产业链分布:产业集聚华南、华东、华北,深圳企业占比 35.3%

IOTE 国际物联网博览会囊括物联网产业链的各个领域,其中 RFID 是其重要组成部分,并完 整覆盖 RFID 上下游全产业链企业,2019 年参展 RFID 企业高达到 174 家。根据 RFID 世界 网对 IOTE 参展的 RFID 企业统计数据(截止 2019 年 5 月 20 日)显示,中国 RFID 产业呈现 出明显的集聚效应,形成了三大产业聚集区,即以深圳为核心的粤港澳大湾区,以上海为代 表的长三角地区和以北京为代表的环渤海地区,其中深圳企业 61 家,占比 35.3%,上海企 业 13 家,占比 7.47%,北京企业 9 家,占比 5.17%;部分内陆地区如四川、重庆、湖北等 占比较小。从整体来看,华南、华东、华北是中国 RFID 产业重点发展领域。

从细分领域企业数量来看,主营标签生产的企业主要集中在华东、华南地区,根据 RFID 资 料显示,长三角地区凭借资金和早期布局占据一定比例,其中浙江 8 家,江苏 7 家,上海 4 家,分别占比 12.12%,10.81%和 6.06%;粤港澳地区借助自身产业链基础优势占比近半成, 深圳 23 家,占比 34.84%。固定式读写设备方面,深圳凭借 23 家企业占据绝对地位,占比 51.2%,其次是北京有 5 家企业,占比 12.2%。

手持式读写设备与固定式读写设备分布基本重合。深圳企业数 18 家,占比 46.50%,其次是 上海,占比 13%。芯片方面,根据 RFID 世界网的资料显示,尽管中国在芯片研发方面已取 得一定成绩,但高端核心芯片很大程度上还依赖于进口。近年来,国内 RFID 芯片企业在集 中发展的同时,也呈分散式发展态势。当前,以上海为中心的长三角地区是芯片领域的重点 发展地区。

3. 市场情况:全球规模随物联网兴起不断增长,中国迎来发展新机遇

3.1. 全球市场:全球市场规模近 400 亿美元,零售、医疗两大重点方向

3.1.1. 全球市场规模:近五年全球市场规模持续增长,预计 2019 年近 400 亿美元

物联网在全球的兴起,带动了 RFID 技术在世界范围内的广泛应用。根据中商产业研究院的 数据显示,2014 年-2019 年全球 RFID 市场规模不断增长,预计 2019 年,全球 RFID 市场 规模接近 400 亿美元。

根据 IDTechEx 的预测,从 2018 到 2022 年,RFID 市场增长潜力巨大。

3.1.2. 细分领域:零售业 ROI 增长 30%,医疗保健行业增长 35%

从细分领域来看,RFID 技术的采用在全球零售业呈现主流趋势。根据 Accenture strategy 的数据可以看出,2018 年基于全球范围内所调查的 110 家零售商(欧洲 30 家,亚洲 30 家, 北美 50 家),全球零售商的 RFID 采用率已达到 69%,欧洲为 30%,亚洲为 70%,北美为 92%。其中北美地区作为 RFID 应用最广泛的地区,RFID 的采用率从 2014 年的 34%增至2018 年的 92%。并且根据 Accenture strategy 的调查,RFID 技术从试行到全面采用期间, 得益于技术带来的效率提高,零售商的 ROI(投资回报率)平均增长了 30%。

随着 RFID 的应用程度提高,对零售商经营状况的改善程度也不断提高。根据 Accenture strategy 的报告,2018 年采用 RFID 的零售商的多项经营状况有所改善,其中全面采用 RFID 技术的零售商产生的变化比试行的零售商要更加明显,例如在提高后台及店面库存准确性方 面,试行零售商为 9.4%,全面实行的零售商为 9.7%;减少时间和劳动力成本方面,试行企 业达到 6.4%,全面采用的企业为 9.1%;启用自助结算方面,试行零售商为 3.7%,全面采 用为 9%。而在采用 RFID 的零售商和未采用 RFID 的零售商之间的对比更加明显。根据 Accenture strategy 的数据,采用的 RFID 的零售商能够实现 3 种以上全渠道功能的占比 83%,而未采用的零售商仅有 24%。

整体来看,全球零售业对 RFID 的应用越来越广泛,RFID 未来将成为该领域主流技术。此外, RFID 的应用可以为零售业带来切实的提升,RFID 在该领域潜力巨大。RFID 在全球医疗领 域具有良好的发展前景。根据 Research & Markets 的资料显示,全球医疗行业的 RFID 市场 处于动态增长阶段。

RFID 的应用对于医疗机构资产管理、设备管理和人员追踪进行提升,运营效率和用户体验 都有所提高。此外,RFID 电子标签能够对药品进行防伪识别,减少假药在市场上的流通。 根据 IDTechEx 的数据,受益于 RFID 的应用,2020 年医疗保健行业增长率高达 35%。

3.2. 国内市场:处于增长阶段,2019 年国内市场规模达 1100 亿元

3.2.1. 市场现状:物联网列入国家发展战略,2019 年 RFID 市场规模 1100 亿元

2010 年中国物联网发展被正式列入国家发展战略后,RFID 迎来了新的发展机遇,产业开始 迅速发展。根据前瞻产业研究院的数据显示,2011-2019 年,中国 RFID 市场规模持续上涨, 但增速逐渐放缓。2019 年,中国 RFID 市场规模达 1100 亿元,增速为 15.2%。

从产业链各环节来看,标签及封装市场受益于 RFID 的广泛应用,规模不断扩大,截止至 2018 年我国 RFID 标签及封装的市场规模已达到 316.1 亿元,同比增长 44.7%;系统集成是国内 RFID 产品中发展最快的市场,从早期的门禁、安防系统,到现在的供应链管理、生产线管 理等应用,其覆盖面越来越广,2018 年中国 RFID 系统集成服务的市场规模超过 300 亿元, 达到 303.7 亿元,同比增长 45.3%;RFID 读写机具市场在国内移动支付、高速公路、高速 铁路等应用领域的带动下实现了快速发展,2018 年中国 RFID 读写机具市场规模达到 218.7 亿元,同比增长 44.6%;中间件在 RFID 产业的份额持续提升,2018 年中国 RFID 软件市场 规模已超过 100 亿元,达 116.5 亿元,同比增长 44.7%。

3.2.1. 发展方向:超高频 RFID 或在未来五年内成为市场主流

中国 RFID 企业在电子票证、出入控制、手机支付等领域已经形成了成熟的应用模式,这些 领域的应用多集中于低高频段。高频应用方面,国内厂商的芯片设计、制造和票证制作工艺、 封装技术等都呈现出很强的竞争实力和优势,经过这几年的发展,国内 RFID 高频产业链已 经赶上国际水平,成为这一市场的新兴力量。

而超高频的产品和应用相对来说还处于起步阶段,生产厂家也比较少,各公司的生产规模不 大,生产成本较高。在全国的众多 RFID 企业中,真正从事 RFID 超高频核心技术开发,具 有自主知识产权产品企业很少,是中国 RFID 产业相对薄弱的环节。

在经济高速发展、全社会运用信息技术提高效益和质量的形势推动下,政府加大了对 RFID 产业,尤其在超高频段的支持。自中国超高频 RFID 标准公布以来,RFID 超高频市场已经逐 步从无序状态走向合理竞争,其技术水平也正逐步提高。目前许多超高频的闭环应用已经在 政府和一些企业的推动下取得了良好的效果。加之超高频标签具有可识别距离远和成本低的 优势,它在国内将进入成长期,未来 5 年内或将成为 RFID 市场的主流,在技术发展上主要 应用于定位、加密、传感器集成。

3.3. 市场分布:标签、设备占领最大市场,高频市场份额占比 72.8%

从产业链各环节来看,标签及封装板块占比最高。根据前瞻产业研究院的数据显示,2018 年中国标签及封装设备产值占总体比重为 33.10%;其次是系统集成板块,占比为 31.80%; 读写机具和软件的产值占比相对较少,分别为 22.90%和 12.20%。

从产品类别来看,根据 RFID 世界网对 IOTE 参展的 RFID 企业统计数据显示,RFID 标签市 场份额最高,占比 31.10%;其次是固定式读写设备和手持式读写设备,分别是 19.62%和 18.66%;芯片占比 9.09%;读写器天线和标签天线分别占比 4.31%和 2.41%。整体来看, 标签是 RFID 最大的市场,其次是 RFID 设备,最后是芯片和天线。

从 2018 年 RFID 各频段市场份额占比来看,高频 RFID 在中国市场份额最高。根据前瞻产业 研究院的数据显示,在国内 RFID 各频段市场份额中,高频占 72.8%,随着零售和服装产业 发展,超高频比例上升,占 15.9%,低频占 7.4%,微波占 3.95%。低频和高频的产品和应 用已经比较成熟,生产厂家也比较多。

从市场份额的地域结构来看,华南、华东和华北是国内 RFID 最大的市场。根据前瞻产业研 究院的数据来看,2018 年华南地区市场份额占比为 28.21%,其中深圳的在 RFID 产业的重 要的地位贡献了一定比例,华东占比 26.12%,华北占比 20.42%。其次是西南地区,占比 10.23%。

3.3.1. 高频与超高频市场:NFC 应用不断增长,RAIN RFID 为 UHF 主要构成

无源 RFID 主要产品包括高频、超高频与低频,其中 NFC(Near Field CommunicaTIon,近 距离无线通信)是一种短距离的高频无线通信技术,允许电子设备之间进行非接触式点对点 数据传输,属于高频无源 RFID 产品;在超高频市场,由于 UHF RFID 的范围太大,加上名 称对于用户来说过于术语化,业内引入 RAIN RFID 名词来代指 ISO18000-63 协议之下的 UHF RFID 技术,是目前全球 UHF RFID 的主要构成部分,且在 2014 年,Impinj、Smartrac、 Google、Intel 四家公司发起成立了 RAIN RFID 联盟。现在 RAIN 联盟有一百六十家会员, 包括美国英频杰、厦门信达、深圳远望谷、中瑞思创、NXP、美国 Alien。

截至 2018 年,全球共售出超过 250 亿个 NFC/HF RFID(13.56MHz)标签(非接触式卡片、 钥匙扣和标签)。NFC 应用在许多领域已成熟,某些标准于 15 年前已制定;受政府驱动和消 费者为导向,主要应用于非接触式卡(过境、出入、身份证、支付)、门票、护照、书籍、 数据请求/共享标签等:NFC 支付不断增长,减少现金支付;除支付和运输之外,NFC 标签 还有蓝牙配对、电脑游戏、提醒贴纸等诸多应用;智能包装激发了人们对 NFC 的浓厚兴趣, 更多的频段在试用和低容量部署中。

RAIN RFID 作为超高频市场的主要构成有四大驱动力:1. 遵守 Gen2 标准,使用全球通用 频率,保证了互操作性和来源多样;2. 性能提高带来了更多机遇,标签灵敏度平均每年提高 约 10%;3. 在全球市场已建立了简化后的价值链,市场规模持续增长,硬件可靠且低成本; 4. 已拥有业内高信任度(零售商,品牌、航空公司、制造商、汽车等)。根据 IDTechEx 的 数据, 2016 年的标签市场规模为 6.49 亿美元,由于正在进行的服装领域的新部署(估计顶 级零售商每年的 TAM 为 800 亿件),加上医疗、物流、汽车的销量,预计 2022 年增至 14.42 亿美元。

3.4. 市场促进因素:物联网激发市场活力,多项政策推进 RFID 产业进程

3.4.1. 物联网:预计 2022 年中国物联网市场规模 21300 亿元,RFID 迎来新机遇

近几年,物联网的发展为 RFID 产业带来新机遇。对于将物以信息形式连接到互联网中,RFID 与红外技术、地磁感应技术、条形码技术、视频识别技术、无线通信技术相比,准确率更高, 感应距离更远更远,信息量更大。因此,RFID 技术凭借自身优势脱颖而出,加速物联网落 地,成为建设物联网的关键技术。

物联网市场空间巨大。根据前瞻产业研究院的数据显示,物联网市场规模不断增长,预计 2020 年中国物联网市场规模达 15500 亿元,预计到 2022 年中国物联网市场规模将达21300 亿元。 此外,中国物联网的连接规模不断增长,预计到 2019 年可达 31 亿,到 2022 年这一规模可 达 70 亿。物联网较大的市场潜力可以助推 RFID 产业的发展。

3.4.2. 政策层面:预计 2020 年 NB-IOT 网络全覆盖,支持超高频和微波 RFID 标签

近几年,国家陆续出台多项政策助力物联网及 RFID 产业发展。2017 年 7 月物联网十三五发 展规划提出要重点支持超高频和微波 RFID 标签;2018 年 6 月提出要初步建成工业互联网基 础设施和产业体系等。整体来看,RFID 产业将长期处于政策利好的环境之中。

3.5. 竞争格局:国内标签及系统集成形成优势,芯片及软件有待提升

从行业竞争情况来看,根据前瞻产业研究院的资料显示,国内在电子标签及阅读器、系统集 成方面具有比较优势,企业数量较多,重点企业有远望谷、中兴通讯、上海秀派、航天信息、 深圳先施、坤锐电子等。芯片设计封装、软件/中间商方面,国外市场占主导地位。国外重点 企业有 NXP、TI、IBM、SAP 等。

从应用来看,国内企业已涉足 RFID 众多领域,包括智慧物流及仓储、零售业、铁路交通、 图书馆、服装行业、身份识别等。各领域均有重点企业,未来行业将可能面临激烈的竞争, 各企业要注重打造特色产品,避免同质化。

综合来看,一套 RFID 方案需要设计、读写器、天线、标签、支架或机柜、应用软件,软件 集成服务等,其产业链划分极细,每个环节的厂商非常多。
       责任编辑:pj

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