你的位置:首页 > RF/微波 > 正文

NFC芯片市场空间巨大,如何把握产业向好机会?

发布时间:2022-10-17 来源:艾睿电子 责任编辑:wenwei

【导读】“我感觉手机上最鸡肋的功能就是NFC了,早年间,只要适配NFC功能的卡片见啥都给你匹配了,银行卡、交通卡、饭卡被无区别对待,带来了很多你充卡我付费的问题。政策出台后,手机系统全部打上补丁,但凡是带有金融加密属性的卡片都不得复制,都不得在手机上使用。目前,除了坐公交、坐地铁外,NFC功能还能干什么?”


27.jpg


“近日,我买了一个带NFC功能的小米门锁,本以为可以连接家里的手机,结果全家手机都不支持配对,这时才发现只支持小米自己品牌的手机,难道为了门锁还要买台小米手机吗?真是花钱买鸡肋。”


关于NFC,市场上总有一些“无用论”的声音,事实真的如此吗?


什么是NFC?


NFC是英文Near Field Communication的缩写,也就是近场通信,通常由模拟前端和安全单元两部分组成,其中模拟前端包括NFC Controller和天线,安全单元包括SIM卡、智能卡(IC、SAM)、SD卡等。


NFC起源于RFID技术、信息交互技术和非接触识别技术,是RFID的一个分支,工作在13.56MHz频段,传输速度分106Kbit/s、212Kbit/s、424Kbit/s三种,带宽不大,一般传输距离只有10cm以内,最多不会超过2m。


相较RFID技术,NFC技术除了通信距离更短外,在工作模式上也存在较大差别,比如NFC是将点对点通信功能、读写器功能和非接触卡功能集成进一颗芯片,而RFID则由阅读器和标签两部分组成;NFC技术既可以读取也可以写入,而RFID只能实现信息的读取以及判定。这也决定了两者的应用领域的差别,NFC在移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等To C领域中得到相对广泛的应用,而RFID更多地被应用在生产、物流、跟踪、资产管理等To B领域。


28.jpg

图 | NFC应用场景示例

图源:bitcoinlightning


为什么会有“NFC无用”的质疑?


细细分析前面支撑NFC“无用论”的理由,不难发现大家更多的是对NFC安全性、兼容性等的不满,并非真正无用。


而给用户带来这些困惑的源头和NFC的发展历史有关,二十多年前,飞利浦和索尼把持着非接触卡市场,加上一些规模没那么大的厂商,大家各自为战,于是市场上出现了很多不一样的标准体系,包括飞利浦主导的Mifare标准(ISO 14443标准的前身)以及索尼主导的Felica技术。


就像Zigbee在3.0版本之前的碎片化境遇一样,各家厂商的产品不能相互兼容,这给整个生态市场带来了非常恶劣的影响。所以在2003年,飞利浦和索尼意识到标准不统一的严重性,便开始共同推出NFC技术,并在次年联合当时的手机巨头诺基亚共同发起了NFC Forum(据悉,2004年诺基亚就推出了世界首部NFC手机——诺基亚3220),为的就是开发NFC标准和互操作协议,鼓励行业采用这些规范,从而形成一个完整的NFC生态系统。


这意味着,在过去的二十年里,NFC并未受到特定监管机构的监管,也没有成熟的移动非接触支付生态系统,这些给初期都给初期的体验者带来了不好的感受,从而滋生了“NFC无用论”的生长。


然而近些年,随着NFC技术和产业生态的发展,越来越多的应用开始集成NFC技术。值得一提的是,就在今年的北京冬奥会上,我国的志愿者们佩戴的数字胸牌就采用了复旦微电子的FMSC单芯片无源NFC方案,他们只需在手机APP中完成屏幕内容编辑,然后将手机轻轻触碰胸牌,数秒后就能完成屏幕刷新,而这只是近年来NFC新业态的一个例子。


根据ABI发布的数据显示,2021年支持NFC功能的设备的出货量首次超过10亿台,预计该市场在未来十年将继续增长,到2026年将达到16亿台。另根据Allied Market Research发布的数据显示,2020年全球NFC支付设备市场规模已达到163.5亿美元,预计这一数字到2028年将达到677.1亿美元,复合年增长率达到19.5%。


综上,我们可以发现,新的应用场景正在出现,未来NFC市场容量可观,并呈现上升趋势。


给NFC市场带来新机会和成长动力的因素是什么?


“许多新技术的发展都会经历起起伏伏的阶段,因为新技术的市场量级应用不仅仅取决于技术的迭代和完备,还要兼顾应用端对价格的接受度,以及新技术对客户痛点的解决程度。” 这是坤锐电子董事长闵昊的观点。


无独有偶,意法半导体MMS市场及应用部市场经理高丽也表示:“成本的下降、新功能、灵敏度等性能的提高、用户体验的改善,以及iOS NFC相关功能的开放,都给NFC市场带来了新的机会和成长动力。”


从成本的角度,以坤锐电子的产品为例,我们看到在NFC标签领域,从10年前的180纳米工艺NFC芯片,到5年前量产的130纳米技术的NFC,再到明年量产的新一代NFC芯片,性能在不断攀升,而价格却在不断下降,新一代NFC芯片量级价格能做到2美分以下,加工成标签后的价格控制在4美分,届时NFC的价格将与UHF靠拢,极具竞争力,这是半导体技术不断发展以及NFC生态逐渐完善带来的成果。


从新功能的角度,我们看到NFC Forum在2020年5月4日正式发布了关于NFC的一项新的无线充电标准(WLC),即可以采用13.56MHz频段,利用NFC通信链路来控制功率传输,来为智能手表、健身追踪器、无线耳机、数码笔等低功耗、低电池容量的IoT设备进行充电,以250、500、750、1000mW等功率等级来弥补Qi标准在IoT市场中无线充电线圈大、发射端与接收端线圈中心对齐难的劣势。目前,NFC无线充电的规范已经更新到2.0版本,以Panthronics 的PTX100W和罗姆的ML766x为例,目前NFC无线供电的功率已经能达到1W。


从性能的角度,以灵敏度为例,我们看到通过NFC控制芯片直接输出正弦波到天线的新方案,对比方波形式输出的传统前端芯片,这种正弦波直输方式不仅不需要EMI外围电路,还能实现更精确的波形控制,有效地解决输出信号过冲问题,同时将拥有更高的灵敏度和输出功率的提升,是未来的发展趋势之一。


从用户体验的角度,NFC所面临的可靠性、稳定性挑战,主要还是来自手机端和TAG端的兼容配合问题,当前业界除了拥有更强大的测试条件外,已经形成了统一的执行标准ISO14443和ISO15693,且都可以通过NFC Forum进行检测认证,基本解决了稳定性问题;而在安全性方面,如今NFC技术采用物理级的安全芯片使它在通讯过程可以通过安全的交互认证来保证金融活动等的安全可靠,这种认证技术已经非常成熟。根据ABI Research在2020年发表的一项研究报告显示,88%的受访者称NFC体验良好。


从生态的角度,2016年Apple Pay进入中国市场,iOS NFC相关功能的开放引来了各手机厂家纷纷加入到NFC阵营。目前,国内的华为、小米、中兴、步步高、vivo、OPPO等各大手机厂商以及中国银联、中国移动等多数智能卡、支付企业均是NFC Forum的成员单位。根据ScientiaMobile发布的数据显示,相比2015年第四季度,截至2018年第四季度,苹果旗下支持NFC的手机占比由35.8%提升至95.55%,索尼和谷歌旗下NFC手机占比也都超过95%。


NFC的未来市场在哪里?


近两年,受到疫情的影响,手机等消费类市场受到冲击,NFC市场也受到一定的影响,但从标签类市场来看,增速仍然有20%左右,年出货量约为5亿。未来,随着疫情阴霾的走出,NFC市场将迎来甜蜜点,那么驱动NFC的未来市场到底在哪里呢?


众所周知,现在越来越多的智能产品在使用无线连接,在连接的过程中就会遇到配对问题,虽然配对本身操作不算复杂,但NFC可以实现一碰即连的体验,在大大增加产品的安全性和智能化程度的同时,还更具成本优势。未来,随着物联网的持续发展,一碰连接的需求会越来越多。


在防伪领域,NFC也可以发挥优势,比如在空气、饮用水净化器中,滤芯与净化器之间通过NFC技术进行数据的传输,实现防伪的可靠认证,来提高我们的生活质量。


在汽车电子领域,我们可以看待ST等国际大厂正在力推无钥匙方案和中控WPC应用,当钥匙电量耗尽时,NFC可以作为最后的开启方案,这是一个刚需市场。


此外,关于前面提到的NFC无线充电功能,未来将在手写笔、腕式血压计、助听器、智能手表、电动牙刷等市场中得到充分应用。

值得关注的新一代NFC产品


ST:ST25系列为汽车等安全NFC市场提供完整的解决方案


目前ST拥有宽泛的HF RFID/NFC的产品线,可以覆盖所有的NFC应用的场景需求,拥有丰富的生态环境。产品系列包括NFC/RFID标签芯片(ST25T), 动态标签芯片(ST25D), NFC/RFID读卡器芯片(ST25R),以及NFC controller和SE(安全单元)的芯片覆盖安全NFC的应用,为市场上提供整体解决方案。


29.jpg

图 | ST NFC产品组合

图源:ST


比如,ST的标签产品ST25T具有TruST25数字签名, 增强NDEF, 防撕裂检测以及私有指令模式,可以给客户提供更多的安全性保障,以鼓励用户可以考虑将NFC的技术集成在产品里达到防止产品被假冒、灰色市场售卖以及未经授权的分销等。


ST动态标签的产品 (ST25D) 提供宽泛的存储容量的选择,高可靠性的存储单元,具有密码保护功能,也提供I2C的接口与MCU通讯。作为一个无线通讯的接口,ST25D被广泛用于消费,工业以及IoT等应用中。


而读头产品覆盖了宽范围的RF输出功率的需求,也提供一些独特的功能,比如自动天线调谐(AAT), 主动波形整形(AWS), 高波特率(VHBR)等功能,可以让客户的产品适应更复杂的环境和更多的应用。最高输出功率可以达到1.6W的ST25R产品也支持极低电压唤醒功能。高端系列产品可以支持最新的EMVco和PBOC标准的认证,而且汽车级别的ST25R3914/ST25R3920/B通过AEC-Q100的认证,被广泛应用于汽车的数字车钥匙和中控无线充等应用中,遵循汽车数字车钥匙CCC3.0/ICCE的标准。


带有ST21NFC或ST54NFC安全系统封装(SiP)解决方案的手机可以取代专用的非接触式卡,实现远程酒店登记和胸卡设定,以及房间/公寓共享应用。


为了更好的服务客户,ST也提供各种基于STM32的Discovery的开发套件,Nucleo的扩展板,参考软件及文档供客户参考,便于客户轻松快速的开发NFC产品。


NXP:NCJ37c系列将提高智能互联汽车的安全性


NCJ37x系列是一款经汽车认证的安全微控制器平台,可作为Java Card平台与NXP汽车JCOP 4.x操作系统一起交付。


30.jpg

图 | 具有无源NFC、I2C和SPI接口的汽车安全元件NCJ37x

图源:NXP


其中,NCJ37A是NXP最新推出的安全芯片,这款安全微控制器符合汽车标准,带有高级加密加速器,内置抗电气攻击功能,适用于各种安全型汽车应用,如智能门禁密钥卡、Qi 1.3验证或车云通信。该器件支持车联联盟(CCC)协议及其无源NFC ISO 14443-4接口,设计高度安全,满足了下一代智能密钥与超宽带(UWB)、Bluetooth®低能耗(BLE)和近距离无线通信(NFC)技术结合的需求。


NCJ37x具有高度灵活度的Java卡操作系统(JCOP)、信任配置服务(Trust Provisioning Service)和安全的无线更新功能。该安全元件已通过Common Criteria EAL 6+认证,适用于各种汽车安全相关应用,其无源或现场供电的NFC接口适合作为智能遥控钥匙电池耗尽时的备用。凭借600kB的安全闪存,该元件具有足够的内存,可以启用在安全元件上具有多个活动安全域和应用程序的多服务方法。


罗姆:ML766x为具有旋转机构的设备带来新的无线充电方案


ML766x由无线供电芯片组“ML7661”(发射端)和“ML7660”(接收端)组成,是罗姆面向可穿戴设备市场推出的无线充电产品。


31.jpg

图 | “ML766x”评估套件

图源:罗姆


ML766x采用与无线通信复用的13.5MHz频率,将两组天线合二为一,实现只用一根天线就可以同时进行无线供电和无线通信两种功能。由于采用13.56MHz的高频段进行供电,所以天线尺寸可以更小,采用ML766x方案的系统与普通产品相比,系统尺寸可以缩小30%,因此非常适用于腕式血压计、智能手表以及助听器等小型电子设备。由于ML766x内置了支持I2C接口*3和SPI接口*3的通信协议,因此无需微控制器即可控制搭载了这些功能的数字传感器等。


此外,由于ML766x兼备无线供电和非接触式通信两种功能,因此在具有旋转机构(在有线供电系统中会限制设计的灵活性)的设备中,比如在工业设备、电脑冷却风扇、电动自行车转矩传感器等应用中,有助于提高产品的可设计性和设计灵活性。此外,通过采用罗姆自有的通信格式,将数据通信间隔由ML763x中的4ms缩短至ML766x中的1ms,从而实现更实时的转速控制和监测。


ML766x芯片组配备有“ML766x”评估套件,可轻松开始13.56MHz无线供电的评估。另外,还备有配置工具以及天线设计和天线调整相关的文档,用户可通过电脑对这些进行单独设置,可根据客户的需求,构建各种供电系统。


目前,罗姆的第一代产品ML7631/ML7630和第二代产品ML7661/ML7660都不符合“NFC论坛”的充电标准。未来,罗姆将推出符合“NFC Forum”标准的充电LSI。


Panthronics:PTX100R NFC控制器芯片非常适用于金融领域


Panthronics公司核心成员在NFC领域有超过20年的经验积累,致力于从根源上解决NFC应用的挑战,提高NFC控制器的集成度、内部集成金融认证相关协议、大幅提高芯片输出的质量、直接输出正弦波免去EMI电路、直联天线方便天线调试,解决POS屏下天线问题等,大幅提升用户体验。


32.jpg

图 | Panthronics NFC控制器PTX100R

图源:Panthronics


Panthronics NFC 控制器PTX100R是全球首创且唯一一款内置集成EMVCo 3.0 L1协议的NFC控制器芯片,正弦波架构减少了外围滤波电路的使用,提高了量产产品的射频性能一致性,通常只需传统NFC读卡器所需天线尺寸的1/5-1/4,具备强抗干扰能力,具有行业最高的灵敏度和输出功率,支持终端产品采用更大尺寸的LCD触摸屏,并可将天线安装在显示屏后面,是当前支持大屏及屏幕后面放置NFC天线的理想选择。


此外,PTX100W是当前行业唯一能实现接收端1W (200mA@5V)NFC无线充电解决方案,未来Panthronics将在NFC控制器及无线充电领域持续推出更高性能的新产品与解决方案。


复旦微:FMSC单芯片无源NFC方案瞄准物联网市场


在NFC技术出现之前,复旦微电子在1999年推出了基于ISO14443的高频非接触卡芯片产品,2003年推出了基于ISO14443的高频非接触读写器芯片产品。目前,复旦微电子的NFC相关产品主要有NFC标签芯片、NFC通道芯片以及NFC读写器芯片。同时,复旦微电子还有另外两条产品线:智能与安全,智能与识别。智能与安全方面,主要有智能卡,SE/电信产品和安全MCU;智能与识别方面,主要有读卡器芯片,射频Boost芯片以及TSI触控芯片。


33.jpg

图 | FMSC单芯片无源NFC方案亮相北京冬奥会

图源:复旦微


以前面提到的在北京冬奥会上亮相的FMSC单芯片无源NFC方案为例,其具备超高的集成度和使用便捷性,可完美适配主流电子墨水屏厂商的各种尺寸屏幕(最大支持7.5英寸)。此外,该方案刷屏高效,通信速度是常规的8倍(848kpbs),还支持M1卡的应用和常用的安全算法。厂商只需在墨水屏内置FMSC芯片,用户手机在靠近屏幕时会通过NFC给FMSC供电,同时完成数据交互,随后由FMSC芯片完成屏幕刷新。在硬件方面,复旦微电子为厂家提供完整的硬件参考设计;在软件方面,方案自带稳定可靠的片内软件,并支持客户定制;在APP方面,复旦微电子提供Android & iOS Demo App源代码。


目前,复旦微电子的FMSC单芯片无源NFC方案已广泛应用于各类电子货架标签、超市物价标签、资产设备标签、会议名牌、工牌、工位卡牌、电子行李牌、无源挂锁等无源场景。


面对未来市场,复旦微电子认为NFC生态主要是以手机为核心,在手机类NFC芯片上,由于现在标配NFC的手机越来越多,NFC渐渐成为标配的发展趋势明显,未来围绕手机NFC的周边应用会越来越多,复旦微电子将持续跟进。


坤锐电子:Qstar-6X标签可满足通用市场和工业市场所需


坤锐电子主要关注的是NFC标签芯片,而不是NFC卡芯片。当前,量产的NFC芯片主要有Qmars-5U、 QR2651、QR2213,以及双频的Qstar-6X、Qstar-6S等芯片, 覆盖从256比特到2K比特不同容量,15693以及14443协议,ultralight, Ntag等模式,满足不同领域客户需求。


34.png

图 | Qstar-6X双频芯片

图源:坤锐电子


其中,Qstar-6X完全兼容超高频ISO\IEC18000-6C、EPCGlobalGEN2V20协议,与高频ISOEC 14443 TYPE A、NFC Forum TYPE2协议,超高频频段与高频频段共享用户区大小为2kbits,辅以行业领先的独特加密算法和突破性的芯片物理防转移技术,且支持iPhone手机的安全防伪查验,既能满足通用市场便利化用户需求,又能满足工业化全生命周期资产管理,广泛应用于奢侈品防伪追踪、物流、酒类防伪溯源、航空行李、IT资产管理等领域。作为中国首款,世界领先的全自主专利化双频(高频与超高频)标签芯片,Qstar-6X为RFID行业带来了革命性用户体验。


此外,坤锐电子明年即将面世的最新一代产品Qmars-6X,将让低成本高灵敏度的NFC标签芯片成为更多客户的选择。从产业发展的角度来看,这些年NFC芯片正在向着UHF看齐,追求小容量、低成本、高灵敏度。小容量的好处是可以降低芯片成本,从UHF的趋势看,越来越多的客户选择把数据存储在云端,芯片上只保留小数据,ID序列号即可;高灵敏度可以让标签的天线更小,使得标签成本降低,应用场景更广;双频NFC芯片超高频和NFC可以共享内存,取长补短,这些年也在防伪溯源、奢侈品管控中应用很多。


结语


当前NFC产业正在从不温不火走向更为积极的市场,在发展的过程中必将带来多场景下的碎片化挑战,如不同的操作系统对于NFC的开放程度不一,产品的适配和兼容性不好等问题。但随着NFC产业的发展,这些问题都会得到解决,在物联网、工业4.0以及汽车电子等市场的驱动下,最终NFC的应用会越来越多,生态也会越来越完善。


看好NFC市场的六大理由:


1/ NFC的发展以手机生态为中心,当前国内的手机品牌越来越多地标配了NFC功能,不同品牌间的互通性有所改善,生态越来越完备,消费者体验日趋向好;


2/ NFC技术的安全性好于二维码技术,未来在支付领域将有更多的替代机会;


3/ 汽车领域的NFC应用在快速发展,包括汽车数字钥匙方案,智能座舱应用;


4/ NFC无线充电功能,将在手写笔、腕式血压计、助听器、智能手表、电动牙刷等市场中得到充分应用;


5/ 若NFC+SIM方案得到广泛应用,国内NFC芯片的市场空间会进一步扩大;


6/ 若把NFC与蓝牙、超宽带(UWB)技术融合在一起,用于较短距离内的安全测距和资源调配应用,将有助于NFC未来几年在消费者和物联网市场拓展更多的应用。


综上,NFC属于朝阳产业,市场潜力较大,相关系统厂商应抓住这一市场机遇。从硬件的角度来看,电子元器件是NFC系统重要的组成部分,电子元器件的选型与产品最终的性能、功耗、成本和周期息息相关。


那么如何才能在前期电子元器件选型和后期量产供货中实现事半功倍?艾睿电子作为行业领先的电子产品及相关服务的供应商,上游资源丰富,与ST、NXP、Infineon、Onsemi、Molex、Laird等国际原厂深度合作,所以不妨去艾睿电子商城查看相应产品的价格、库存和交期等信息,并结合自身实际需求和产品市场走势等多方面的因素进行评估,适时调整采购策略和力度,在多变的市场行情中做好库存调整和产品把控,赢得未来市场。


文章由SupplyFrame提供



免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理。


推荐阅读:


为什么电机驱动是工业企业实现“碳中和”的关键技术?

自动化设备的LiDAR与电源管理解决方案

可穿戴设备中的传感器:尺寸越来越“小”,左右越来越“大”!

卫星通信的频率为什么那么高?

当设计物理层调制解调器时,如何满足AISG v3.0标准要求

特别推荐
技术文章更多>>
技术白皮书下载更多>>
热门搜索

关闭

关闭