現(xiàn)有的ISO/IEC 18000 EPC Gen2 規(guī)范需要75000~130000個晶體管才能得以實(shí)現(xiàn)。這種復(fù)雜程度符合傳統(tǒng)半導(dǎo)體行業(yè)的單晶 IC 芯片要求, 但與目前正迅速崛起的新一代低成本全印刷RFID標(biāo)簽的要求相悖。為了避免零散的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn), 該行業(yè)需要進(jìn)行反思并制定一套新的印刷RFID 的核心標(biāo)準(zhǔn)。全球 RFID技術(shù)主要的開發(fā)商以及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)力推現(xiàn)已成熟的單晶標(biāo)準(zhǔn)來滿足終端用戶的要求。然而, 終端用戶推動了低成本印刷RFID的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。

     RFID產(chǎn)業(yè)面臨的下一步挑戰(zhàn)是制定基于簡單協(xié)議的新標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)現(xiàn)基于TFT印刷半導(dǎo)體的標(biāo)簽結(jié)構(gòu)。目前, 現(xiàn)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都是圍繞傳統(tǒng)單晶 CMOS IC制定的。在傳統(tǒng)單晶CMOS IC中, 較高復(fù)雜度和較多的晶體管數(shù)量并不是很嚴(yán)重的問題,在沒有產(chǎn)生重大后果的情況下是可以承受的。然而, 印刷CMOS 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的興起將帶動產(chǎn)業(yè)的復(fù)蘇, 同時要求回歸到簡單、有效系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路的簡約協(xié)議。iPico公司和EMarin公司的 Tag Talks First(TTF)、TTO 概念, 以及其他發(fā)布的和尚未發(fā)布的有關(guān)基于有限命令集的簡約 Reader Talk First(RTF)提議成功詮釋了該協(xié)議。RTF 協(xié)議使用了一些經(jīng)過策略性篩選的可以考慮應(yīng)用在可印刷標(biāo)簽的命令集, 但是這些爭議也限制了印刷標(biāo)簽在很多應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)用性和操作性的優(yōu)勢。即使是小協(xié)議, 采用基于閱讀器命令的協(xié)議時, 其所需的標(biāo)簽狀態(tài)機(jī)數(shù)字邏輯也可以很快
地統(tǒng)計(jì)出晶體管的數(shù)量。雖然人們力薦在供應(yīng)鏈的應(yīng)用中使用 RFID技術(shù), 但是我們認(rèn)為新興的低成本RFID 將進(jìn)軍公共交通票務(wù)應(yīng)用市場和迅速崛起的NFC應(yīng)用。在這兩項(xiàng)應(yīng)用中, 查詢區(qū)域只包含一個標(biāo)簽。低成本簡約RFID 高頻標(biāo)簽技術(shù)具有簡易Tag Talks First(TTF)和 Tag Talks Only(TTO)“射頻條形碼”, 正在吸引人們發(fā)展品牌認(rèn)證與保護(hù)、消費(fèi)品促銷、物品等級交互、資產(chǎn)管理和零售損失預(yù)防的興趣。硅油墨印刷標(biāo)簽的廠商們 認(rèn)為這些對成本高度敏感的市場將使EPC 市場萎縮, 所以對通過增加電路復(fù)雜性來解決防碰撞和自適應(yīng)輪詢問題并不感興趣。但是本節(jié)沒有提及這些問題, 在未來的應(yīng)用中這些問題可能是至關(guān)重要的, 也可能是在印刷技術(shù)中增加晶體管數(shù)量的可行方案。然而, 由于受印刷標(biāo)簽晶體管數(shù)量的限制, 印刷協(xié)議、防碰撞和安全系統(tǒng)需要進(jìn)行調(diào)整。在此之前的協(xié)議設(shè)計(jì)和架構(gòu)必要時要進(jìn)行精簡, 尚未解決的復(fù)雜性問題限制了印刷電子產(chǎn)業(yè)進(jìn)入供應(yīng)鏈EPC 物品級標(biāo)簽市場。在實(shí)現(xiàn)全印刷電子RFID標(biāo)簽的情況下, 產(chǎn)業(yè)界需面臨簡約思想和低復(fù)雜度為導(dǎo)向的標(biāo)簽設(shè)計(jì)。
1. 1 精簡的自適應(yīng)輪詢協(xié)議
    為實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)單晶電子, 業(yè)界出現(xiàn)了諸多自適應(yīng)輪詢協(xié)議。但是印刷電子技術(shù)仍 無法實(shí)現(xiàn)大量晶體管的集成。我們認(rèn)為通過簡約協(xié)議可以消除標(biāo)簽群選擇和檢測微
弱應(yīng)答標(biāo)簽的復(fù)雜處理, 開發(fā)碰撞監(jiān)測中受限的標(biāo)簽動態(tài)區(qū)域檢測, 能夠得到用于一個比特的四個周期的前半周期或后半周期的子載波調(diào)制的自適應(yīng)輪詢協(xié)議。該協(xié)
議可以實(shí)現(xiàn)大約2500個晶體管的集成, 相信在不久的將來這樣的晶體管數(shù)量將可 以進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用。其府請端用戶推動了低成本印刷RFID的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。
     14443-A 同步協(xié)議, 返回鏈路數(shù)據(jù)傳輸速率為106kbit/s。比特傳送遵從 ISO/IEr14443-A(Sect. 8. 2)協(xié)議規(guī)范, 即106kbit/s的曼徹斯特編碼和5%的847kHz的OOK調(diào)制。所有標(biāo)簽的反向鏈路參數(shù)、副載波頻率、調(diào)制速率等都與已發(fā)布的ISO規(guī)范兼容。值得注意的是, Kovio 公司生產(chǎn)的標(biāo)簽使用全同步時鐘, 這意味著這此標(biāo)簽容易被傳統(tǒng)的14443、15693高頻閱讀器設(shè)備讀取。Kovio公司生產(chǎn)的第一仲PIC標(biāo)簽被設(shè)計(jì)成ISO/IEC 14443-A協(xié)議簡化子集。它們不執(zhí)行任何轉(zhuǎn)發(fā)鏈接命令。這種標(biāo)簽在上電復(fù)位或待機(jī)復(fù)位時可立即產(chǎn)生128位的有效載荷響應(yīng), 執(zhí)行TTO 協(xié)議。然后, 只要查詢區(qū)域持續(xù)供電, 該標(biāo)簽就會在隨機(jī)睡眠間隔后重復(fù)傳輸, 從而有利于標(biāo)簽的讀取, 同時增強(qiáng)了標(biāo)簽讀取防碰撞能力。除去狀態(tài)機(jī)邏輯電路和支持命令的外圍電路后, 標(biāo)簽所需的晶體管數(shù)量大大減至約1000個。NFC閱讀器硬件需要對固件進(jìn)小幅改動以適應(yīng) TTO 通信協(xié)議, 該協(xié)議通常沒有數(shù)據(jù)流量來控制整個協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。需要注意的是, 副載波頻率和內(nèi)部時鐘通過對13. 56MHz輪詢載波頻率直接下變頻的方式獲得。目前, 像這樣的同步時鐘和高速數(shù)據(jù)傳輸速率只有高性能的硅油墨TFT晶體管和CMOS電路能夠?qū)崿F(xiàn)。
       現(xiàn)已采用高頻協(xié)議的硅印刷標(biāo)簽產(chǎn)品有NFC移動電話手持設(shè)備及其他標(biāo)準(zhǔn)的高頻閱讀器硬件設(shè)備?？梢灶A(yù)見, 融合已安裝的閱讀器和IT基礎(chǔ)設(shè)施以及向后兼 容性是實(shí)現(xiàn)未來印刷電子協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的前提條件。也許只需通過升級小固件為可讀取的PIC標(biāo)簽即可實(shí)現(xiàn)。閱讀器硬件或嵌入最新NFC閱讀器的芯片集都保持不變。

     對于采用 ISO/IEC 14443-A 高頻協(xié)議的印刷電子標(biāo)準(zhǔn)仍存在爭議。人們迫切需要具有與厘米級讀取距離相適應(yīng)的近距離讀取、適度防碰撞能力的標(biāo)準(zhǔn), 從而限
制讀取區(qū)域中標(biāo)簽數(shù)量。
1. 3 TOTAL 協(xié)議
     源自 IPICO 協(xié)議的 ISO 18000-6(c)標(biāo)準(zhǔn)是每秒發(fā)出50個標(biāo)簽(或者更多)的簡單防碰撞協(xié)議(見http://www. ipico. com。該協(xié)議以Tag Only Talks After Lis-tening(TOTAL)命名)。當(dāng)印刷標(biāo)簽制造商的興趣從單一標(biāo)簽應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)移到多標(biāo)簽領(lǐng)域時, 這種無需先偵聽的協(xié)議引起了關(guān)注。人們認(rèn)為TTO 協(xié)議能夠滿足很多現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的要求。修改后的TTO 協(xié)議是適合于印刷電子技術(shù)且擁有較少晶體 管數(shù)量的協(xié)議的典型代表, 但它仍適用于RFID應(yīng)用。當(dāng)開發(fā)一個新的印刷電子標(biāo)準(zhǔn)時, 標(biāo)簽構(gòu)造、協(xié)議和電路復(fù)雜性既不是有益的也不是必要的。
     目前RFID產(chǎn)業(yè)中具有洞察力且注重實(shí)效的研究者已經(jīng)懂得如何權(quán)衡復(fù)雜性、性能和成本三者之間的關(guān)系。這也是簡單TTO 協(xié)議在零售和其他應(yīng)用領(lǐng)域上受從迎的原因。簡單TTO協(xié)議的衍生協(xié)議TOTAL 已經(jīng)整合到ISO/IEC 18000-6 UHF標(biāo)準(zhǔn)的修訂版和SC31技術(shù)分委員會工作組批準(zhǔn)的草案更新版中。以無縫隨機(jī)延遲和標(biāo)簽碰撞重傳為基礎(chǔ)的TTO/TOTAL協(xié)議有一個突出的特點(diǎn), 即閱讀器中沒有前問