隨著NFC技術應用愈來愈廣泛,ABIResearch預估2014年將會有高達5億只支手機內建NFC芯片,而Gartner更明白表示到2015年時,將會有超過50%智能型手機內建NFC芯片。各大手機制造商紛紛推出NFC手機的關鍵,在于NFC技術的應用不僅限于行動支付,目前更已經延伸到醫療、存貨管理等等上,可大大提高生活的便利性。
身為全球半導體龍頭業者的意法半導體(STMicroelectronics;ST),RFID世界網為讓臺灣廠商能夠實時掌握NFC市場的龐大商機,與多年合作伙伴文曄科技共同在2013年10月23日,舉行了一場NFC技術與創新應用研討會,會中不僅提到NFC應用現況與趨勢發展,也一并介紹了意法半導體在NFC以及微控制器的最新產品,還邀請到合作伙伴微程序信息,分享開發各種NFC創新應用的心得與經驗。
相較于2012年,全球在2013年都推出了不少與NFC技術相關的應用,主要是在經過多年來的摸索,以及NFC建置成本逐漸下滑后,讓原本處于構想中的應用情境,可以被落實在現實生活中。
文曄科技營銷協理康玲玫說:“2012年算是摸索各種應用可能性的過渡期,但是今年可以很明顯看到各種應用變多了,所以文曄科技也與意法半導體共同推出多種開發模塊,讓臺灣廠商能夠以最快的速度切入市場。另外,我們更成立了超過50人的技術團隊,專門支持NFC應用開發所需。”
NFC手機出貨量大增 應用層面愈來愈廣泛
自從RFID世界網Google推出首款內建NFC手機,并且提供電子錢包的服務之后,便彷佛預告全球消費者NFC的時代正式來臨,在芯片成本逐漸下滑,以及應用方式愈來愈廣泛,幾乎中高階手機都將NFC芯片視為標準配備。而為了加速推廣NFC的普及率,已經開始有廠商推出內建NFC芯片的中低階手機,由于行動支付市場隱藏龐大的商機,若能將消費金額納入電信賬單中,勢必可為電信商帶來可觀的營收,所以未來將可見到NFC手機會出現在0元促銷的方案中。
現階段支持NFC規范的操作系統,主要以Android平臺為最大宗,Windows、Blackberry也在新版操作系統中開始支持,至于原本預期會在iOS 7中開始支持的Apple,目前似乎仍然沒有相關計劃。盡管如此,目前全球已經有270款產品內建NFC芯片,包含宏達電、Google、Sony、三星等品牌廠商,都有推出符合NFC規范的手機。
會吸引各大手機廠商紛紛推出NFC手機的原因,在于其實NFC技術的應用范圍非常廣,電子錢包僅是多種應用之一。意法半導體產品營銷經理黃鐙誼解釋:“專為短距離傳輸設計的NFC芯片,已經被大量應用在近距離交換數據的環境中,包含倉儲管理、健康醫療、工具設備、身份辨識、社交活動等,而且成熟度已經非常高。”
目前最熱門的NFC是以RFID技術為基礎,為短距離需求設計的一種高頻無線通訊技術,在13.56MHz頻帶中允許電子設備于10公分的距離內,以非接觸的狀況下交換數據。目前NFC技術依照使用環境與設備不同,可以分成三種不同使用模式,分別是卡片閱讀機模式、卡片模式與點對點,這代表著內建NFC芯片的手機,可以當成卡片閱讀機或標簽使用。
為滿足不同應用模式的需求,意法半導體也為智能型手機設計了NFC控制芯片ST21NFCA-B,安全芯片ST33 eSE、ST33 SWP-SIM,以及Serial EEPROM -M24Cxx。至于針對終端設備方面,則有Dynamic NFC/RFID標簽M24LR、NFC讀卡芯片CR95HF、控制芯片ST23YT66、STM32等等。
黃鐙誼說:“考慮到數據保存的需求,意法半導體推出的NFC標簽M24LR采用可以保存年限長達百年的EEPROM為核心,保有省電與多點數據傳輸的特性,并且提供4kbit、16kbit、64kbit等多種版本,以符合不同應用情境的需求。”
擁有450種MCU型號 可滿足不同產業需求
回顧行動設備的發展趨勢,為了滿足愈來愈多的應用需求,如目前非常熱門的NFC,都必須仰賴RFID世界網高效能、低耗能的MCU。目前市面上的MCU依照處理能力不同,可以分成8位、16位、32位等等,在眾多不同平臺解決方案中,自然屬ARM的Cortex-M0、M3、M4系列最受歡迎。盡管每個產品的特性與數據處理速度都不同,但由于彼此之間的程序代碼完全兼容,加上提供標準的開發接口,可以省下寶貴的開發成本與時間。
為滿足消費市場的需求,意法半導體以ST3M32為代號推出7大產品線,其中Cortex-M0主打有價格考慮的入門級市場,Cortex-M3則是針對主流市場所設計,分別有高效能、低電壓、無線功能的產品系列。至于Cortex-M4便是專為頂級商品所設計,不僅整合了DSP與FPU的功能,更擁有高達180 MHz的工作頻率,是目前運作速度最快的MCU。
意法半導體資深產品營銷工程師余玟宏指出:“盡管傳統8位MCU具備價格低廉的特性,但是受限于運算能力有限,其實無法滿足現今消費市場的應用需求,而意法半導體最新推出支持8/16位的STM32F030,不僅數據處理速度較快,在大量采購的狀況下,平均每個芯片的價格約為0.32美金。”
STM32F030隸屬入門系列的Cortex-M0系列,但是處理速度比常見的8501芯片要更快,并且具備極為優異的省電能力,加上支持與中高階產品相同的C語言開發環境,可以大大降低設計團隊的開發成本。
為應付不同應用環境下的需求,意法半導體推出的STM32產品已經有多達450個型號,目前被大量應用在工業、醫療、建筑與安全、電子產品、消費性電子設備等領域中,不管在打印機、攜帶可攜式醫療設備或電力測量設備上,都可以看到STM32芯片的蹤跡。
“STM32系列芯片被廣泛利用的關鍵,在于將耗電量與能效之間取得最佳平衡,可以延長電池的使用時間。”余玟宏解釋:“以STM32 L1平臺為例,便擁有超過50種不同型號的產品,內建儲存容量從32~512 KB不等,而且芯片耗電量采用動態設計,當設備處于限制狀態時,芯片會自動降低運作頻率,以節省對電力的需求計。”另外,在安全性設計上,STM32 L1平臺也擁有頻率運作偵測、溫度監控、內存容錯設計等。
在協助合作伙伴縮短開發流程、快速切入消費市場的前提下,意法半導體在硬件工具方面,提供STM3L1 Discovery kit開發套件,可用于概念驗證與設計流程規劃方面,目前更有256k的大容量版本可以選擇。至于軟件開發工具方面,除了能與市面上的IDE開發軟件搭配使用外,意法半導體也提供C語言標準鏈接庫、USB裝置鏈接庫、觸控開發鏈接庫,以及IEC-60335-1自我檢測套件,可大大降低設計團隊開發新產品的時間。
確保數據傳輸安全 NFC芯片不可少
長久以來,信息科技發展的過程中,安全一直是被消費市場最關注的議題,所以許多廠商為不同應用情境,推出各種安全解決方案。因此NFC技術在發展之初,已經事先考慮到短距離傳輸的資安挑戰,所以設計了許多安全規范,身為全球NFC芯片最大供貨商之一的意法半導體,自然也推出了各種RFID世界網解決方案,成為安全組件市場占有率達50%的供貨商。
目前市面上針對手機設計的安全芯片,可分成eSE、SWP-SIM以及Connectivity Combo等三種,而根據ABIResearch調查與預測,2012年有高達1.2億只手機內建NFC芯片,2013年預計出貨量則會創下2.8億支只的新高,2018年則會達到14億只,其中eSE芯片的出貨量將會超過SWP-SIM,成為市場上需求量最高的安全組件。
另外,在ABIResearch的研究報告中也指出,盡管市面上有許多提供NFC安全芯片的供貨商,意法半導體的出貨量不僅穩居市場第一名,更是競爭對手的2~3倍以上,預計2013年的整體出貨量將高達1.2億顆。意法半導體技術營銷經理凌立民說:“意法半導體的NFC安全芯片非常完整,目前針對行動裝置設計的安全組件,其中ST21NFC是為NFC控制器所設計,而ST33則可以搭配Embedded SE、SWP-SIM等安全組件。”
當然除了手機之外,針對卡片閱讀機、消費性電子產品,意法半導體也推出了ST95NFC、M24LRxx、CR95F等芯片,堪稱是少數具備提供安全芯片與控制器的NFC供貨商。
看好消費市場對Embedded SE的大量需求,意法半導體更推出了結合eSE與NFC控制器的ST54,支持GP2.2操作系統,兼容于Google電子錢包的規范,最大內存容量達到1.2MB,并且兼容于mifare規范,可使用在智能卡的環境中。
除了安全組件之外,意法半導體的NFC控制器也非常受到消費市場歡迎,針對行動裝置市場有ST21NFCA、ST21NFC兩款芯片,可以支持市面上符合NFC安全規范SWP/HCI的安全組件,并且能夠搭配Andorid、Linux、Windows等作業系,方便協力廠商開發各種應用商品。
凌立民表示:“ST21NFCA不僅僅已經通過Master、Visa等金融組織的認可,更被美國、韓國、大陸等地的制造廠,放在多款新推出的智能型手機中,足見產品本身確實非常符合消費市場的需求。”
智能感知網絡引進NFC 可望引爆大量商機
NFC技術剛問世之初,恰逢行動裝置大量興起,所以被認為是實踐電子支付系統(Electronic Payment Systems)概念的最佳方案,是協助消費者完成消費行為的最終一環服務。但是,拜半導體制程與感測組件功能大幅進步所賜,NFC技術也被廣泛應用在智能感知網絡中,成為使用系統效率的最佳改善方案。目前感知網絡的范圍及種類相當廣泛,主要包括智慧電網、智慧物流、邊界監控、遠距醫療、智能智能交通、智能居家等等。
微程序信息股份有限公司執行長吳騰彥表示:“由于基礎網絡普及,加上行動裝置與筆記型計算機的滲透率提升,所以讓NFC的應用愈來愈廣泛,例如我們已經在臺北市的YOUBIKE上內建了NFC芯片,可以創造公共自行車增加對城市的核心價值。”
自行車在安裝NFC芯片之前,營運模式僅有觀光自行車租賃營利、通勤族自行車營利兩種,但是RFID世界網在加入NFC芯片之后,還能夠增加行動支付、無人智慧服務站、智慧服務監控等等,提高自行車的利用率。未來配合更多的應用軟件后,還可以達到帶動商圈共同促銷、自行車觀光、活化智能行動消費,讓平凡的交通工具創造出更多價值。
根據Habor研究中心的報告指出,全球智感網區域市場規模在2010年約為1,250億美元,其中歐洲及美國合計約占55%,日韓合計約占30%。至于發展初期的大陸雖只占有7%,但預估2010~2016年之年復合成長率可高達近50%。大陸市場具有高度成長動能之原因,主要在于其以中央政策主導,地方政府為求市政績效,紛紛建立物聯網應用示范,衍生之市場需求便吸引許多國際廠商進駐。因此,臺灣廠商必須盡快發揮創意,才能搶食NFC應用的龐大商機。