電子發燒友網報道（文/莫婷婷）無源物聯網以其自身不需要配備電池，可以直接從外界環境獲取能量表現出來的潛力被業界關注。其在功耗、尺寸以及成本等方面具備優勢。在整個物聯網市場中，被認為是一個千億級市場的細分領域。業內人士普遍認為，物聯網金字塔基石以RFID、PIOT等為代表的低成本千億量級應用的無源物聯感知標簽。

RFID技術作為無源物聯網的關鍵技術，其應用領域也在不斷擴大，對RFID芯片的需求不斷增長。此前，超高頻RFID芯片一直由國際廠商占據主流地位，如今國產RFID芯片廠商在技術上進展如何，5G-A技術與RFID技術融合能夠具備哪些技術優勢？


國產UHF RFID芯片迎來技術突破

當前，RFID市場海外需求穩步增長，國內需求階段性不足但潛力巨大。從鞋服、快消品零售、物流包裹領域這三大領域來看，平頭哥半導體產品經理宋海龍認為未來的增長重點是在物流包裹領域。

“近兩年來部分歐美大牌的物流公司已經實現了物流包裹級的規模化應用。今年也有部分客戶找我們做定制，希望在物流包裹領域進行試點。如果能夠把物流包裹領域來打開，我們相信這個市場會有更大的發展”，他在IOTE 2024 深圳RFID無源物聯網生態研討會上表示。

RFID根據頻率高低，可以分為低頻、高頻、超高頻及微波，前面三種屬于無源的形式，微波以有源的形式存在。隨著技術發展，消費者對超高頻（UHF）RFID的需求也不斷增加，成為RFID快速增長的頻段。

超高頻RFID的產品主要以標簽、讀寫器兩大類為主。根據AIoT星圖研究院的調研數據，2021年全球UHF RFID標簽的出貨量為300億個，預計今年將增長至540個。2021年全球UHF RFID讀寫器的出貨量為83萬臺，預計今年將增長至150萬臺。

AIoT星圖研究院負責人張中良在RFID無源物聯網生態研討會上表示，全球UHF RFID標簽芯片還是以國外廠商占據主流市場。在芯片分布統計中，預計2024年國外芯片將超過500億顆，NXP和英頻杰是兩大巨頭；國內芯片將達到30億顆，凱路威、復旦微、智匯芯聯、上海坤銳、平頭哥半導體等國內芯片廠商也已形成規模化應用。


宋海龍在會上提到，當前RFID技術實現了明顯的提升，國內芯片公司技術能力有了長足進步，多數芯片可以轉型到超高頻RFID芯片，并且靈敏度都能夠達到-24dbm。例如平頭哥半導體的宇陣611系列的靈敏度達到了-25dbm。

宋海龍也透露，公司的新一代通用超高頻RFID電子標簽芯片即將發布，將采用全新芯片架構、工藝，在性能、成本，以及環境適應性上都有一定的突破。

電子發燒友在IOTE 2024上了解到，復旦微的超高頻標簽芯片FM13UF0051E以及坤銳電子的超高頻RFID標簽芯片Qstar-7U現已經通過 GS1 認證。

復旦微的FM13UF0051E采用了創新的FDT技術，在靈敏度設計、低功耗設計、高可靠性設計等方面具備技術優勢，配合RD1616讀寫器芯片，能夠提升識讀率，拓展讀寫距離。此外，公司第二代多協議超高頻讀寫器芯片持續優化中。

復旦微FM13UF0051E（電子發燒友網攝）

隨著上述兩款超高頻RFID芯片獲得國際認證，國產RFID芯片廠商也將能夠進一步提升在全球市場的競爭力，加速國產化替代的進程。


無源物聯網發展至3.0時代，5G-A迎來發展潛力

在技術的演進下，無源物聯技術經歷了點對點近域時代、用戶局域網時代、蜂窩網廣域時代。從采用傳統RFID一體式，只能進行點對點的掃描，再往后發展，RFID采用了基于藍牙、WiFi、NBIOT、LoRa等局域網協議，實現室內中等距離無源通訊，可以規模盤點。再到蜂窩網廣域時代建立基于基站和云平臺的萬物互聯新業態，如PIOT，實現遠距離全產品全周期追溯。在不同應用場景，廠商會選擇運用不同的技術和方案。也就是說，上述無源物聯技術是同時存在的。

作為一個千億級市場，無源物聯網吸引了業內的關注。產業鏈廠商持續探索RFID技術的迭代。那么，無源物聯網在技術上還能有哪些升級？

華為正在嘗試推進5G-A技術在無源物聯網中的發展。華為無線標準與產業發展高級專家許海平在研討會上表示，RFID大部分的應用場景集中在商超、鞋服等行業中，在RFID可能做的不夠好或者做不了的場景，就是5G無源物聯網需要去探索的場景。“我們希望這不是跟RFID形成一種競爭關系，而是我們去通過技術的升級去探索一個新的業務場景，去創造另外一個千億連接的市場空間。”



與傳統無源物聯網相比，5G-A無源物聯網具備哪些特點呢？

傳統RFID主要是采用單點式結構，Unlicensed頻段，采用RFID協議，讀取范圍為3-8m，短距。隨著技術的演進，RFID采用了分離式架構，上行靈敏度提升，讀取范圍提升至5-10m。而采用了5G-A蜂窩技術的無源物聯網采用PIOT協議，在室內的讀取距離提升10-24m，室外長距可以達到300-500m，能夠多場景組網。

許海平介紹，相比傳統無源物聯，5G-A無源物聯具備5大優勢：

一是標準協議版本，全球統一技術自主。為了提升芯片的性能，芯片廠商不斷地迭代增益技術，“當我們想把技術性能進一步提升時，發現沒有標準化的技術。這是很難在物聯網行業實現規模商用的”，他提到，5G無源物聯網采用的是3GPP標準，這是全球統一的標準，也有利于未來廠商推進國際業務。

二是頻譜功率方面，功率大，可以實現比原有RFID更大的性能；干擾可控。三是覆蓋遠，抗干擾。四是連續組網，全自動化。連續組網的能力可以帶來更多應用場景的拓展。五是支持3類標簽更多場景。

3GPP定義了無源物聯三類標簽，分別為A類標簽、B類標簽、C類標簽。A類標簽支持無線供能，B類標簽依賴環境供能，覆蓋距離更長，C類標簽的功耗比NB-IOT低100倍，可支持環境供能，但覆蓋比NB-1OT差20~40dB。

當前3GPP標準R19版本Ambient loT立項范圍主要是基于室內場景，未來在R20標準凍結后，可以同時支持手機網絡、無源物聯的技術。R19標準版本提及的拓撲結構或將有兩種形式，一是室內基站標簽直連，二是室內UE中繼。關于中繼的方式，不同的廠商有不同的看法，一種是做成基站的形態，功率可以更大；另一種是做成網關的形態，可以更加靈活，最后的結果還得等標準最終發布。

在覆蓋能力和組網能力等關鍵技術指標上，收發一體式RFID的綜合覆蓋能力為5到8米，Ambient loT蜂窩無源物聯(A/B類)綜合覆蓋能力可以達到70到200米，且組網能力強、抗干擾能力更強。

除了華為，中國移動也在推進5G-A無源物聯網，其發展規劃將分為三個階段，近期將打造組網式樣板方案，推動蜂窩式技術驗證；中期將完成組網式方案商用部署，開展蜂窩式典型場景試點；遠期則是持續完善多場景解決方案，全面推進各行業規模商用。

目前，業內已有廠商推出5G-A無源解決方案，包括智匯芯聯推出的5G-A PIoT Pegasus無源物聯網芯片，坤銳電子推出的5G-A廣域無源物聯硬件解決方案——5G-A標簽仿真器，中移芯昇推出了自研的ARP無源數據路由平臺，并且在今年3月助力中國移動廣西公司5G-A無源物聯網（3.0）項目順利完成試點驗證。

Pegasus系列樣品套件（圖源：智匯芯聯）

根據坤銳電子副總經理楊林麗介紹，公司主要研發B類5G-A無源物聯標簽，5G-A PIOT標簽仿真器將蜂窩技術和傳統射頻標準支持反向信號增強、環境能量收集，標簽靈敏度達到-50dBm，反向放大增益10dB。“我們接下來的任務就是把這個仿真器芯片化，芯片產品預計明年推出”，楊林麗表示。

值得一提的是，坤銳攜手中移動、華為完成全球首個基于5G-A無源物聯的環境實時監測應用，在2023年5月杭州亞運上，實現了基于無源物聯網的百米級覆蓋，以及對車輛電池溫度的遠程自動監測和充電管理，對車輛的定位和實時調度。

將5G無源物聯網打造成室內室外無縫連接的骨干是產業的最終目標。當然，在實現這個目標之前，RFID技術還在可靠性&一致性、極限性能、復雜場景識別率等方面存在痛點，在接下來的發展階段還需要上下游企業聯合攻關。