來源:未來智庫
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1、RFID:物聯網連接的關鍵技術之一,當下時代給產業有哪些變化?
1.1. 發展歷程:2001 年后進入行業標準化階段,加速智能與非智能物體連接
RFID 技術最早的應用可追溯到第二次世界大戰中飛機的敵我目標識別,空中交通管制系統、商場防盜系統等,但由于技術和成本原因,未得到廣泛應用。1980 年至 1990 年,隨著大規模集成電路、網絡通信、信息安全等技術的發展,RFID 技術進入商業化應用階段。隨著物聯網行業的發展,RFID 技術逐步大眾化,應用在我們的日常生活中。RFID 產品種類也越來越豐富。
進入 2001 年,RFID 整體發展速度加快。2006 年,國家科技部、國家發改委、商務部、信息產業部等 15 部委發布《中國射頻識別(RFID)技術政策白皮書》,加快了我國射頻識別標準體系的建立。2016 年,工信部發布《信息通信行業發展規劃物聯網分冊(2016-2020年)》,重點支持 RFID 技術研究,推進 RFID 標簽在物聯網感知設備中的布局。RFID 行業逐漸走向標準化建設階段。
根據 RFID 世界網統計,在物聯網中有 78%的物品是無法實現自我識別的非智能物品,只有用 RFID 技術才能實現智能與非智能物品之間的連接,這也是實現物聯網行業最大價值的途徑之一。物聯網的關鍵是物體識別,而 RFID 正是處理高質量數據的核心技術。因此,RFID技術的發展,將極大推進物聯網建設進程。
1.2. 組成結構:非接觸數據通信,讀寫器、電子標簽、應用系統三部分構成
無線射頻即無線射頻識別技術(RFID),通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信,利用無線射頻方式進行對記錄媒體(電子標簽或射頻卡)進行讀寫,從而達到識別目標和數據交換的目的。
該技術原理為閱讀器與標簽之間進行非接觸式的數據通信,是自動識別技術的一種。RFID的應用十分廣泛,目前典型應用有動物晶片、汽車鏡片防盜器、門禁管制、停車場管制、生產線自動化和物料管理等,其被認為是 21 世紀最具發展潛力的信息技術之一。
完整的 RFID 系統由讀寫器、電子標簽和應用系統三部分組成。讀寫器是將標簽中的信息讀出,或將標簽所需要存儲的信息寫入標簽的裝臵。電子標簽由收發天線、AC/DC 電路、解調電路、邏輯控制電路、存儲器和調制電路組成。天線的功能是在標簽和閱讀器之間傳遞射頻信號,應用系統則是兩者中介。
1.3. 技術優勢:無線射頻識別,具有適用性、高效性、簡易性和獨一性四大優勢
作為一種非接觸式的自動識別技術,RFID 的技術原理是利用射頻信號通過電磁耦合或電感耦合兩種方式進行自動識別目標,并獲取相關數據。標簽是 RFID 技術的核心部件,其內部有一個發送應答機,當標簽進入射頻區域時會產生感應電流從而獲得能量。然后向 RFID 讀寫器發送特定信號,通常電子標簽都有一個 ID 序列號(如 SKU 碼)。讀寫器在收到 ID 序列號后將信息傳到計算機數據庫從中檢索相關數據,并按指令完成相關操作。
在 RFID 廣泛應用之前,條形碼是信息的記錄和傳輸主要工具,使用條形碼的優點是配臵靈活、整體成本較低,但是存在易污染、易破損,操作較為繁瑣等缺點。與條形碼相比,RFID具有明顯的技術優勢:1)存儲容量大,讀寫速度快,安全性高;2)RFID 采用 PET 材質,耐高溫、耐腐蝕;3)體量更小、更靈活;4)可通過軟件進行數據加密;5)多物體識別,反復使用,穿透性強。
條形碼
條形碼是由黑白相間的條紋組成的,黑色部分稱為“條”,白色部分稱為“空”,條和空代表二進制的 0 或 1,對其進行編碼,從而可以組合不同粗細間隔的黑白圖案,可以代表數字,字符和符號信息。
讀取信息方面,條形碼中條和空對同一光線的反射率和反射強度不一樣,簡單來說就是我們看到的黑與白可以很好的區分,掃描槍利用該原理,通過光學傳感器檢測來自不同發射區的不同反射光,檢測黑與白的排序信息進行識別。
條形碼掃描設備主要有兩種,一種是只讀信息不能存儲信息,必須要連接計算機才行,比如超市結賬時,售貨員掃描條形碼,電腦可以讀出價格;另外一種是既可以讀也可以存,掃碼之后可以將信息傳到電腦里。
二維碼
二維碼是條形碼的升級版,條形碼是一維的,只記錄橫向信息,不記錄縱向;而二維碼,既記錄橫向也記錄縱向,也是按照“0”和“1”的比特流原理進行設計,有矩陣式和堆疊式兩種。
堆疊式是建立在條形碼基礎上,讓多個條形碼堆疊在一起,形成二維碼。矩陣式為平常見得最多的二維碼,通過黑白像素在矩陣中進行編碼,在矩陣元素區出現的點(方,圓等形狀)表示二進制的“1”,不出現則表示“0”,通過點排列。與條形碼相比,二維碼可以表示漢字,這是一大優點。它的表示信息也高于條形碼,傳統的條形碼只能處理 20 位左右的信息量,與之相比,二維碼可處理條形碼的幾十倍到幾百倍的信息量。
二維碼的讀取方式一般為手機掃描讀取,如支付寶微信收款等,識別二維碼獲取個人和網址等信息,這種方式目前比較普遍。二維碼從任一方向均可快速讀取,其奧秘就在于它的 3 處定位圖案,可以幫助二維碼碼不受背景樣式的影響,實現快速穩定的讀取。
RFID
不論條形碼,還是二維碼一次只能讀取一個標簽內容,而使用 RFID 技術,一次可以讀取多個標簽,讀取效率大為提高,這是 RFID 一個優勢,也因為該優勢,它在很多場合取代了條形碼。RFID 有不同頻率,從工作頻段來分的話可分為,低頻(125Khz~134Khz),高頻(13.56Mhz),超高頻(860MHz~928Mhz 全球各標準不一),微波(2.45Ghz、5.8Ghz)。頻率越高,傳播距離越遠,但是繞射或穿透能力較弱。RFID 標簽可以重復地新增、修改、刪除 RFID 卷標內儲存的數據,方便信息的更新。在被覆蓋的情況下,RFID 能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質,并能夠進行穿透性通信。而條形碼掃描器材必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下,才可以辨讀條形碼。
1.4. 分類方式:分頻率、供電、應用、讀寫四大類,細分領域各具優勢
RFID 的分類方式很多,可按照工作頻率、供電方式、應用范圍和讀寫類型分為四大類別。按照電子標簽工作頻率的不同可分為低頻、低頻、高頻、超高頻和微波,頻率不同傳播速度、傳播距離不同;按照供電方式分為有源、無源、半有源三種方式,對應主動、被動和半主動的獲取能量方式;應用范圍則分為針對企業和行業的閉環應用,及跨行業的開環方式;按照電子標簽讀寫類型的不同可分為可讀寫卡(RW),一次寫入多次讀出卡(WORM)和只讀卡(RO)。
1.4.1. 按工作頻率:低頻、高頻、超高頻、微波四檔頻段,應用各有不同
RFID 按照工作頻率來分,可以分為低頻、高頻、超高頻和微波四種。根據 RFID 世界網的資料顯示,低頻的頻率一般在125KHz,需要讀寫器靠近才能讀取;高頻的頻率在13.56MHz,讀寫器最遠距離在 1.2 米左右;超高頻的頻率在 860-928MH,最遠傳播距離可達 4 米;微波的頻率最高,范圍在 2.45GHz 和 5.8GHz 之間,傳輸距離在 1 米以上,因天線的設計和功率不同,傳播距離甚至可達 100 米以上。
盡管低頻頻率低,但穿透力強,除金屬以外無法阻止其與讀寫器的通訊。但低頻 RFID 傳輸距離近,通常應用于門禁、自動停車場收費、畜牧業管理系統等對距離要求不高的地方。高頻 RFID 除金屬以外,也可以穿透大多數材料,但障礙物會縮短傳播距離,通常應用于圖書館管理系統、服裝生產線和物流系統。超高頻和微波不怕金屬的阻礙,卻會受到水、灰塵、霧等懸浮顆粒物質。超高頻 RFID 的工作地點一般在生產線自動化、航空包裹管理、集裝箱的管理還有鐵路包裹管理和應用等對傳輸速度要求比較高的場所,微波 RFID 更多的應用在移動車輛的識別、電子遙控門鎖等對傳輸速度、傳輸距離都有較高要求的地方。
1.4.2. 按供電方式:有源、無源、半有源三種方式,獲取能量主動或被動
RFID 按供電方式可分為:有源 RFID、無源 RFID 和半有源 RFID 三種。有源 RFID、無源RFID 和半有源 RFID,按照是否擁有供電系統進行區分,分別對應能量的供應的主動方式,被動方式和半主動方式。
無源 RFID 出現時間最早,應用也最廣泛。它接受通過閱讀器傳輸的微波信號無供電系統,及電磁感應線圈獲取能量來對自身短暫供電,從而完成信息交換。屬于被動獲取能量方式。因此產品的體積小、結構簡單、成本低,但缺點在于有效識別距離短。
有源 RFID 主動向閱讀器發射信號,因此傳輸距離長,傳輸速度快。根據中商產業研究院的資料顯示,一個典型的有源 RFID 能在百米之外與閱讀器建立聯系,讀取率可達1.700read/sec。但它的缺點在于通常體積較大。
半有源 RFID 又叫低頻激活觸發技術,該技術可以彌補上述兩者的缺點。通常,半有源RFID 產品處于休眠狀態,僅對標簽中保持數據的部分進行供電,因此耗電量小,可維持較長時間。當標簽進入閱讀器識別范圍后,閱讀器先以 125KHz 低頻信號在小范圍內精準定位,再利用高頻信號快速傳輸數據。它既可以定位又可以傳輸信息。
1.4.3. 按應用范圍:以閉環應用居多,開環應用更具發展潛力
按照應用范圍,RFID 技術應用可分為閉環應用和開環應用。閉環應用通常在企業或行業內部,這樣系統更容易控制、制定行業標準。當前我國主要是閉環應用系統較多,但隨著互聯網技術的發展,行業內外信息交互需求的增大,在制造業—使用者—服務業這一系列行業中形成的開環系統中實現應用才是 RFID 的長遠目標。RFID 的技術優勢是可隨意、隨時、隨地改變標簽內容,遠距離非接觸識別并控制以及需要記錄大量信息并加密等,開環應用可以使RFID 的這些特性得到放大。此外,RFID 開環應用將推動物聯網產業鏈的創建。
1.4.4. 按讀寫類型:可讀寫卡、一次寫入多次讀出卡和只讀卡
RFID 按電子標簽讀寫類型的不同可分為可讀寫卡(RW),一次寫入多次讀出卡(WORM)和只讀卡(RO)。RW 卡一般比 WORM 卡和 RO 卡貴得多,如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數據所花費的時間遠大于讀取數據所花費的時間(常規為改寫所花費的時間為 s 級,閱讀花費的時間為 ms 級)。WORM 卡是用戶可以一次性寫入的卡,寫入后數據不能改變,且比 RW 卡要便宜。RO 卡存有一個唯一的號碼,不能逐改,保證了安全性,RO 卡最便宜。
只讀式 RFID 標簽的內容只可讀出不可寫入。只讀式 RFID 標簽又可以進一步分為:只讀標簽、一次性編程只讀標簽與可重復編程只讀標簽。只讀標簽的內容在標簽出廠時已經被寫入,在讀寫器識別過程中只能讀出不能寫入,只讀標簽內部使用的是只讀存儲器(ROM),只讀標簽屬于標簽生產廠商受客戶委托定制的一類標簽。一次性編程只讀標簽的內容不是在出廠之前寫入,而是在使用前通過編程寫入,在讀寫器識別過程中只能讀出不能寫入;一次性編程只讀標簽內部使用的是可編程序只讀存儲器(PROM)、可編程陣列邏輯(PAL);一次性編程只讀標簽可以通過標簽編碼/打印機寫入商品信息。可重復編程只讀標簽的內容經過擦除后,可以重新編程寫入,但是在讀寫器識別過程中只能讀出不能寫入;一次性編程只讀標簽內部使用的是可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)或通用陣列邏輯(GAL)。
讀寫式 RFID 標簽的內容在識別過程中可以被讀寫器讀出,也可以被讀寫器寫入。讀寫式RFID 標簽內部使用的是隨機存取存儲器(RAM)或電可擦可編程只讀存儲器(EEROM)。有些標簽有 2 個或 2 個以上的內存塊,讀寫器可以分別對不同的內存塊編程寫入內容。
1.5. 行業應用:金融支付與零售市場占比 33%,賦能交通運輸、倉儲物流智能升級
目前 RFID 在金融支付、物流、零售、制造業、醫療、身份識別、防偽、資產管理、交通、食品、動物識別、圖書館、汽車、航空、軍事等行業都已經實現不同程度的商業化使用。
RFID 在國內最開始主要用于物流,資產管理和防盜防偽,之后應用范圍不斷擴大至安全、醫療、交通運輸、食品安全等多個領域。隨著技術和經濟的發展,RFID 在這些領域的發展不斷加深。根據前瞻產業研究院的數據,金融支付是在中國 RFID 領域占比最高,為 18%;其次是零售和交通管理,分別為 15%和 13%。其次,軍事與安全占比 11%,身份識別占比9%,物流倉儲占比 8%,資產管理占比 8%,防盜防偽和公共事業均占 5%。
金融支付和零售是中國 RFID 的最大的市場。RFID 在金融支付領域用途很廣,如采用 RFID卡取代安全性較低的磁卡,電子標簽應用于票證防偽,采用 RFID 技術管理銀行數據中心設備等。同樣,該技術也可應用于防盜防偽、資產管理。隨著現代零售業務的興起,RFID 技術發揮著重要的作用,可以更好的定位和利用貨柜和零件、節省體力勞動(如條形碼掃描)。如超市賣場采用 RFID 技術進行供應鏈管理。通過 RFID 等技術功能完備的供銷存系統及全球定位系統,極大提高核查商品的速度,減少庫存,提升企業在零售行業的競爭力。根據IDTechEx 的數據,RFID 技術可以在不增加庫存的情況下提高 2-20%的銷售額,勞動生產率提高 96%,存貨精度超過 98%。RFID 可以提供更多的消費者參與和使用數據:主題公園的NFC (Near Field Communication)為消費者提供了更大的參與度(如個性化互動、付款、繞過排隊等),促進銷售增長。
政府也在推進 RFID 技術的應用。從公交到電子收費系統,可以減少擁擠,實現自動化收款,更方便用戶使用。在韓國,海關法要求本地銷售的威士忌帶有 RFID,防止一些機構逃稅、市場上假貨流通。在交通管理方面,RFID 已經應用于車輛識別和鐵路機車識別。隨著智能交通的發展,RFID 將會發揮關鍵作用。RFID 在軍事領域應用歷史已久,RFID 技術可用于裝備器材信息的采集、傳輸和處理,提高管理效率,節省后勤成本。RFID 的身份識別應用廣泛,可用于門禁系統、醫療領域等,快速采集、存儲用戶信息。在物流倉儲方面,使用RFID 設備對貨物進行掃描,記入數據庫。在移動貨物和貨物出庫時再次掃描確認,更新倉庫數據。進行貨物盤點時,通過掃描貨物儲位上的電子標簽,簡單快速完成盤點。大幅提高管理效率和水平,向智慧物流的方向推進。
RFID 也已成為醫療保健系統和患者體驗中不可或缺的一部分。無源 RFID 平臺的發展受到在醫院和診所進行的越來越多交易的測量,報告和貨幣化的潛力所驅動。RFID 是識別和跟蹤患者和醫療配件的有效方式,可改善工作流程和患者安全。在病人樣本、藥品和消耗品等庫存上可以減少人工跟蹤和錯誤,減少原材料收縮率并提高可視性。根據 IDTechEx 的數據,醫學研究所可以將過期產品的收縮和注銷減少 70%;醫療器械公司每年可以減少 15000 小時人工核對庫存的時間;醫院可以將工作流效率提高 52%,且跟蹤植入產品的錯誤率小于1%;牙科解決方案提供商一年內收入增長 168%,產品銷售增長 264%。
整體來看,RFID 技術已深入眾多領域,金融和支付、零售、交通運輸、軍事安全、物流倉儲、身份識別等,技術水平不斷升級,向智能化方向不斷提升,并發揮著越來越重要的作用。與此同時,RFID 技術持續開發新領域的應用,擴展應用廣度,未來 RFID 在工業、制造業領域、醫藥領域的發展值得期待。
2. 產業鏈:中國華南、華東、華北為重點發展領域,芯片技術為產業核心
2.1. 產業鏈介紹:四大核心模塊,標簽封裝產值占比 33.1%
RFID 產業鏈可分為兩大部分:RFID 測試、標簽打印與貼標。RFID 測試包括標簽封裝技術與設備、讀寫器設計與制造。其中,標簽封裝技術與設備包括標簽芯片設計和制造、天線設計和制造;讀寫器設計與制造包括讀寫模塊設計與制造、讀寫天線設計與制造。標簽打印和貼標部分包括:軟件中間件、系統集成、培訓與服務、終端客戶、應用示范。整體來看,標簽封裝技術與設備、讀寫器設計與制造、軟件中間件、系統集成是 RFID 產業鏈最重要的四個板塊。
在 RFID 產業鏈中,集成電路芯片設計、制造和非接觸智能卡(含電子標簽)封裝三個環節分工非常明確,分別由專業的集成電路芯片設計商、集成電路芯片制造商和非接觸智能卡(含電子標簽)封裝制造企業獨立完成。集成電路芯片設計、集成電路芯片制造和非接觸智能卡(含電子標簽)封裝專業化和規模化程度高。根據 IOT 科技分析,目前 RFID 產業四大板塊中,從各環節的產值占比情況來看,比重最大的是標簽及封裝板塊,約為 33.10%;其次是系統集成板塊,占比約為 31.80%;讀寫器具和軟件的產值占比分別約為 22.90%和 12.20%。
芯片的設計和制造處于產業鏈最上游,是 RFID 的核心技術所在。RFID 芯片包括標簽芯片和讀寫器芯片。標簽芯片集成了除標簽天線以外的所有電路,由射頻前端、模擬前端、數字基帶和存儲器單元等模塊組成。行業對于芯片的要求為輕、薄、小、穩定性高和價格低。未來,功耗低、距離遠、讀寫速度快、提高可靠性和安全性,并且持續降低成本是其發展方向。
國內 RFID 廠商需要進一步提升芯片的穩定性并改良生產工藝。國內在芯片制造與設計領域的重點企業有復旦微電子、江蘇芯云科技等。復旦微電子是國內 RFID 芯片產品最齊全的供應商之一。根據公司官網,RFID 產品線年出貨量近 10 億片,廣泛應用于交通、防偽、身份識別、消費卡、小額支付等領域。國外 RFID 芯片廠商主要有 Alien Technology,NXP,賽普拉斯,Atmel 等,其中美國 Alien Technology 是行業內領先的供應商,專門提供符合EPCglobal Gen2 及 ISO/IEC 18000-6c 標準的超高頻無源射頻識別芯片,以及標簽、閱讀器和專業服務相關的技術及產品。
天線是信號傳輸的重要載體,是產業鏈上游。RFID 天線分為標簽天線和讀寫器天線。標簽天線負責獲取能量,讀寫器天線負責發射能量。RFID 天線最重要的功能是傳輸最大的能量進出標簽芯片,因此,天線與標簽芯片之間的匹配問題非常重要。從技術角度來看,適用不同領域的天線體積要求不同,信號傳輸能力要強,與芯片匹配度要好。國內生產天線的重點企業有英內爾科技和佛山澳信科技。其中,英內爾科技從事 RFID 天線設計開發、生產、銷售。主要產品有 PET 鋁蝕刻天線、PET 銅蝕刻天線、NFC 手機支付天線、NFC 線路板線圈天線、抗金屬干擾天線、各類 PCB 高精密異形天線等。
標簽封裝處于產業鏈的中游,封裝是指將芯片粘在天線上,經過一系列工序后制成電子標簽或智能卡。中國絕大部分 RFID 廠商處于標簽封裝行業,國內廠商已經熟練掌握了低頻、高頻標簽的封裝技術,但在超高頻封裝技術方面仍需加強。目前,國內標簽封裝重點企業包括深圳遠望谷、思創醫惠、廈門信達等。
讀寫器的設計與制造也處于產業鏈中游。RFID 讀寫器從射頻頻率上分:低頻讀寫器、高頻讀寫器、超高頻讀寫器、雙頻讀寫器等。目前較為常見的應用到主要為超高頻讀寫器,并主要應用于倉儲物流管理、資產管理、圖書管理、交通管理、服裝管理、零售行業、產線自動化、人員管理等領域。市面上較為常見的超高頻讀寫器主要有:分體式固定讀寫器、一體式固定讀寫器、AGV 小車讀寫器、工業嵌入式讀寫器、桌面發卡器、便攜式手持讀寫器等。生產 RFID 讀寫器的國際知名企業有:HSM、斑馬技術公司、ThingMagic 等。國內企業有深圳遠望谷、德生科技、中興智聯等逐步占領市場。
RFID 應用系統又稱為 RFID 中間件,它是 RFID 標簽和應用程序之間的中介角色,從軟件端使用中間件所提供一組通用的應用程序接口,即能連到讀寫器,讀取與改寫 RFID 數據。該應用系統包含用于監視和維護 RFID 系統的工具。它可以加速 RFID 項目的開發進度,使系統在更短時間內投入使用。并且可以整合不同型號 RFID 的數據,提升 RFID 的靈活性水平。還可以過濾無效的射頻數據。系統集成部分處于產業鏈下游,同時是 RFID 產業化、規模化、標準化的關鍵。目前國內系統集成商眾多,其中德鑫物聯規模最大,國外知名廠商有 IBM 和HP 等。
2.2. 國內產業鏈分布:產業集聚華南、華東、華北,深圳企業占比 35.3%
IOTE 國際物聯網博覽會囊括物聯網產業鏈的各個領域,其中 RFID 是其重要組成部分,并完整覆蓋 RFID 上下游全產業鏈企業,2019 年參展 RFID 企業高達到 174 家。根據 RFID 世界網對 IOTE 參展的 RFID 企業統計數據(截止 2019 年 5 月 20 日)顯示,中國 RFID 產業呈現出明顯的集聚效應,形成了三大產業聚集區,即以深圳為核心的粵港澳大灣區,以上海為代表的長三角地區和以北京為代表的環渤海地區,其中深圳企業 61 家,占比 35.3%,上海企業 13 家,占比 7.47%,北京企業 9 家,占比 5.17%;部分內陸地區如四川、重慶、湖北等占比較小。從整體來看,華南、華東、華北是中國 RFID 產業重點發展領域。
從細分領域企業數量來看,主營標簽生產的企業主要集中在華東、華南地區,根據 RFID 資料顯示,長三角地區憑借資金和早期布局占據一定比例,其中浙江 8 家,江蘇 7 家,上海 4家,分別占比 12.12%,10.81%和 6.06%;粵港澳地區借助自身產業鏈基礎優勢占比近半成,深圳 23 家,占比 34.84%。固定式讀寫設備方面,深圳憑借 23 家企業占據絕對地位,占比51.2%,其次是北京有 5 家企業,占比 12.2%。
手持式讀寫設備與固定式讀寫設備分布基本重合。深圳企業數 18 家,占比 46.50%,其次是上海,占比 13%。芯片方面,根據 RFID 世界網的資料顯示,盡管中國在芯片研發方面已取得一定成績,但高端核心芯片很大程度上還依賴于進口。近年來,國內 RFID 芯片企業在集中發展的同時,也呈分散式發展態勢。當前,以上海為中心的長三角地區是芯片領域的重點發展地區。
3. 市場情況:全球規模隨物聯網興起不斷增長,中國迎來發展新機遇
3.1. 全球市場:全球市場規模近 400 億美元,零售、醫療兩大重點方向
3.1.1. 全球市場規模:近五年全球市場規模持續增長,預計 2019 年近 400 億美元
物聯網在全球的興起,帶動了 RFID 技術在世界范圍內的廣泛應用。根據中商產業研究院的數據顯示,2014 年-2019 年全球 RFID 市場規模不斷增長,預計 2019 年,全球 RFID 市場規模接近 400 億美元。
根據 IDTechEx 的預測,從 2018 到 2022 年,RFID 市場增長潛力巨大。
3.1.2. 細分領域:零售業 ROI 增長 30%,醫療保健行業增長 35%
從細分領域來看,RFID 技術的采用在全球零售業呈現主流趨勢。根據 Accenture strategy的數據可以看出,2018 年基于全球范圍內所調查的 110 家零售商(歐洲 30 家,亞洲 30 家,北美 50 家),全球零售商的 RFID 采用率已達到 69%,歐洲為 30%,亞洲為 70%,北美為92%。其中北美地區作為 RFID 應用最廣泛的地區,RFID 的采用率從 2014 年的 34%增至2018 年的 92%。并且根據 Accenture strategy 的調查,RFID 技術從試行到全面采用期間,得益于技術帶來的效率提高,零售商的 ROI(投資回報率)平均增長了 30%。
隨著 RFID 的應用程度提高,對零售商經營狀況的改善程度也不斷提高。根據 Accenturestrategy 的報告,2018 年采用 RFID 的零售商的多項經營狀況有所改善,其中全面采用 RFID技術的零售商產生的變化比試行的零售商要更加明顯,例如在提高后臺及店面庫存準確性方面,試行零售商為 9.4%,全面實行的零售商為 9.7%;減少時間和勞動力成本方面,試行企業達到 6.4%,全面采用的企業為 9.1%;啟用自助結算方面,試行零售商為 3.7%,全面采用為 9%。而在采用 RFID 的零售商和未采用 RFID 的零售商之間的對比更加明顯。根據Accenture strategy 的數據,采用的 RFID 的零售商能夠實現 3 種以上全渠道功能的占比83%,而未采用的零售商僅有 24%。
整體來看,全球零售業對 RFID 的應用越來越廣泛,RFID 未來將成為該領域主流技術。此外,RFID 的應用可以為零售業帶來切實的提升,RFID 在該領域潛力巨大。RFID 在全球醫療領域具有良好的發展前景。根據 Research & Markets 的資料顯示,全球醫療行業的 RFID 市場處于動態增長階段。
RFID 的應用對于醫療機構資產管理、設備管理和人員追蹤進行提升,運營效率和用戶體驗都有所提高。此外,RFID 電子標簽能夠對藥品進行防偽識別,減少假藥在市場上的流通。根據 IDTechEx 的數據,受益于 RFID 的應用,2020 年醫療保健行業增長率高達 35%。
3.2. 國內市場:處于增長階段,2019 年國內市場規模達 1100 億元
3.2.1. 市場現狀:物聯網列入國家發展戰略,2019 年 RFID 市場規模 1100 億元
2010 年中國物聯網發展被正式列入國家發展戰略后,RFID 迎來了新的發展機遇,產業開始迅速發展。根據前瞻產業研究院的數據顯示,2011-2019 年,中國 RFID 市場規模持續上漲,但增速逐漸放緩。2019 年,中國 RFID 市場規模達 1100 億元,增速為 15.2%。
從產業鏈各環節來看,標簽及封裝市場受益于 RFID 的廣泛應用,規模不斷擴大,截止至 2018年我國 RFID 標簽及封裝的市場規模已達到 316.1 億元,同比增長 44.7%;系統集成是國內RFID 產品中發展最快的市場,從早期的門禁、安防系統,到現在的供應鏈管理、生產線管理等應用,其覆蓋面越來越廣,2018 年中國 RFID 系統集成服務的市場規模超過 300 億元,達到 303.7 億元,同比增長 45.3%;RFID 讀寫機具市場在國內移動支付、高速公路、高速鐵路等應用領域的帶動下實現了快速發展,2018 年中國 RFID 讀寫機具市場規模達到 218.7億元,同比增長 44.6%;中間件在 RFID 產業的份額持續提升,2018 年中國 RFID 軟件市場規模已超過 100 億元,達 116.5 億元,同比增長 44.7%。
3.2.1. 發展方向:超高頻 RFID 或在未來五年內成為市場主流
中國 RFID 企業在電子票證、出入控制、手機支付等領域已經形成了成熟的應用模式,這些領域的應用多集中于低高頻段。高頻應用方面,國內廠商的芯片設計、制造和票證制作工藝、封裝技術等都呈現出很強的競爭實力和優勢,經過這幾年的發展,國內 RFID 高頻產業鏈已經趕上國際水平,成為這一市場的新興力量。
而超高頻的產品和應用相對來說還處于起步階段,生產廠家也比較少,各公司的生產規模不大,生產成本較高。在全國的眾多 RFID 企業中,真正從事 RFID 超高頻核心技術開發,具有自主知識產權產品企業很少,是中國 RFID 產業相對薄弱的環節。
在經濟高速發展、全社會運用信息技術提高效益和質量的形勢推動下,政府加大了對 RFID產業,尤其在超高頻段的支持。自中國超高頻 RFID 標準公布以來,RFID 超高頻市場已經逐步從無序狀態走向合理競爭,其技術水平也正逐步提高。目前許多超高頻的閉環應用已經在政府和一些企業的推動下取得了良好的效果。加之超高頻標簽具有可識別距離遠和成本低的優勢,它在國內將進入成長期,未來 5 年內或將成為 RFID 市場的主流,在技術發展上主要應用于定位、加密、傳感器集成。
3.3. 市場分布:標簽、設備占領最大市場,高頻市場份額占比 72.8%
從產業鏈各環節來看,標簽及封裝板塊占比最高。根據前瞻產業研究院的數據顯示,2018年中國標簽及封裝設備產值占總體比重為 33.10%;其次是系統集成板塊,占比為 31.80%;讀寫機具和軟件的產值占比相對較少,分別為 22.90%和 12.20%。
從產品類別來看,根據 RFID 世界網對 IOTE 參展的 RFID 企業統計數據顯示,RFID 標簽市場份額最高,占比 31.10%;其次是固定式讀寫設備和手持式讀寫設備,分別是 19.62%和18.66%;芯片占比 9.09%;讀寫器天線和標簽天線分別占比 4.31%和 2.41%。整體來看,標簽是 RFID 最大的市場,其次是 RFID 設備,最后是芯片和天線。
從 2018 年 RFID 各頻段市場份額占比來看,高頻 RFID 在中國市場份額最高。根據前瞻產業研究院的數據顯示,在國內 RFID 各頻段市場份額中,高頻占 72.8%,隨著零售和服裝產業發展,超高頻比例上升,占 15.9%,低頻占 7.4%,微波占 3.95%。低頻和高頻的產品和應用已經比較成熟,生產廠家也比較多。
從市場份額的地域結構來看,華南、華東和華北是國內 RFID 最大的市場。根據前瞻產業研究院的數據來看,2018 年華南地區市場份額占比為 28.21%,其中深圳的在 RFID 產業的重要的地位貢獻了一定比例,華東占比 26.12%,華北占比 20.42%。其次是西南地區,占比10.23%。
3.3.1. 高頻與超高頻市場:NFC 應用不斷增長,RAIN RFID 為 UHF 主要構成
無源 RFID 主要產品包括高頻、超高頻與低頻,其中 NFC(Near Field Communication,近距離無線通信)是一種短距離的高頻無線通信技術,允許電子設備之間進行非接觸式點對點數據傳輸,屬于高頻無源 RFID 產品;在超高頻市場,由于 UHF RFID 的范圍太大,加上名稱對于用戶來說過于術語化,業內引入 RAIN RFID 名詞來代指 ISO18000-63 協議之下的UHF RFID 技術,是目前全球 UHF RFID 的主要構成部分,且在 2014 年,Impinj、Smartrac、Google、Intel 四家公司發起成立了 RAIN RFID 聯盟。現在 RAIN 聯盟有一百六十家會員,包括美國英頻杰、廈門信達、深圳遠望谷、中瑞思創、NXP、美國 Alien。
截至 2018 年,全球共售出超過 250 億個 NFC/HF RFID(13.56MHz)標簽(非接觸式卡片、鑰匙扣和標簽)。NFC 應用在許多領域已成熟,某些標準于 15 年前已制定;受政府驅動和消費者為導向,主要應用于非接觸式卡(過境、出入、身份證、支付)、門票、護照、書籍、數據請求/共享標簽等:NFC 支付不斷增長,減少現金支付;除支付和運輸之外,NFC 標簽還有藍牙配對、電腦游戲、提醒貼紙等諸多應用;智能包裝激發了人們對 NFC 的濃厚興趣,更多的頻段在試用和低容量部署中。
RAIN RFID 作為超高頻市場的主要構成有四大驅動力:1. 遵守 Gen2 標準,使用全球通用頻率,保證了互操作性和來源多樣;2. 性能提高帶來了更多機遇,標簽靈敏度平均每年提高約 10%;3. 在全球市場已建立了簡化后的價值鏈,市場規模持續增長,硬件可靠且低成本;4. 已擁有業內高信任度(零售商,品牌、航空公司、制造商、汽車等)。根據 IDTechEx 的數據, 2016 年的標簽市場規模為 6.49 億美元,由于正在進行的服裝領域的新部署(估計頂級零售商每年的 TAM 為 800 億件),加上醫療、物流、汽車的銷量,預計 2022 年增至 14.42億美元。
3.4. 市場促進因素:物聯網激發市場活力,多項政策推進 RFID 產業進程
3.4.1. 物聯網:預計 2022 年中國物聯網市場規模 21300 億元,RFID 迎來新機遇
近幾年,物聯網的發展為 RFID 產業帶來新機遇。對于將物以信息形式連接到互聯網中,RFID與紅外技術、地磁感應技術、條形碼技術、視頻識別技術、無線通信技術相比,準確率更高,感應距離更遠更遠,信息量更大。因此,RFID 技術憑借自身優勢脫穎而出,加速物聯網落地,成為建設物聯網的關鍵技術。
物聯網市場空間巨大。根據前瞻產業研究院的數據顯示,物聯網市場規模不斷增長,預計 2020年中國物聯網市場規模達 15500 億元,預計到 2022 年中國物聯網市場規模將達21300 億元。此外,中國物聯網的連接規模不斷增長,預計到 2019 年可達 31 億,到 2022 年這一規模可達 70 億。物聯網較大的市場潛力可以助推 RFID 產業的發展。
3.4.2. 政策層面:預計 2020 年 NB-IOT 網絡全覆蓋,支持超高頻和微波 RFID 標簽
近幾年,國家陸續出臺多項政策助力物聯網及 RFID 產業發展。2017 年 7 月物聯網十三五發展規劃提出要重點支持超高頻和微波 RFID 標簽;2018 年 6 月提出要初步建成工業互聯網基礎設施和產業體系等。整體來看,RFID 產業將長期處于政策利好的環境之中。
3.5. 競爭格局:國內標簽及系統集成形成優勢,芯片及軟件有待提升
從行業競爭情況來看,根據前瞻產業研究院的資料顯示,國內在電子標簽及閱讀器、系統集成方面具有比較優勢,企業數量較多,重點企業有遠望谷、中興通訊、上海秀派、航天信息、深圳先施、坤銳電子等。芯片設計封裝、軟件/中間商方面,國外市場占主導地位。國外重點企業有 NXP、TI、IBM、SAP 等。
從應用來看,國內企業已涉足 RFID 眾多領域,包括智慧物流及倉儲、零售業、鐵路交通、圖書館、服裝行業、身份識別等。各領域均有重點企業,未來行業將可能面臨激烈的競爭,各企業要注重打造特色產品,避免同質化。
綜合來看,一套 RFID 方案需要設計、讀寫器、天線、標簽、支架或機柜、應用軟件,軟件集成服務等,其產業鏈劃分極細,每個環節的廠商非常多。
3.6. 國內主要競爭玩家:爭做從技術、產品到整體解決方案的全產業鏈供應商
3.6.1. 遠望谷:物聯網代表企業,全球第二大服裝零售物聯網解決方案供應商
3.6.2. 思創匯聯:從芯片研發、標簽制作到系統集成的全產業鏈優勢
3.6.3. 信達物聯:中國三大 RFID 電子標簽制造工廠之一,提供多領域整體解決方案
3.6.4. 德鑫物聯:定位中高端品牌,完善 RFID 應用全面解決方案
3.6.5. 達華智能:回歸并聚焦核心主業,集中資源發展物聯網業務
3.6.6. 英內物聯:物聯網數據采集專家,全球知名的 RFID 天線品牌
3.6.7. 華威科:以 RFID 標簽應用為驅動,以 RFID 技術為支撐
3.6.8. 科睿坦:專業的 RFID 鋁蝕刻天線提供商,客戶群涵蓋全球 100 家以上企業
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