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                      NFC芯片市場空間巨大,如何把握產業向好機會?

                      發布時間:2022-10-07 來源:艾睿電子 責任編輯:wenwei

                      【導讀】“我感覺手機上最雞肋的功能就是NFC了,早年間,只要適配NFC功能的卡片見啥都給你匹配了,銀行卡、交通卡、飯卡被無區別對待,帶來了很多你充卡我付費的問題。政策出臺后,手機系統全部打上補丁,但凡是帶有金融加密屬性的卡片都不得復制,都不得在手機上使用。目前,除了坐公交、坐地鐵外,NFC功能還能干什么?”


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                      “近日,我買了一個帶NFC功能的小米門鎖,本以為可以連接家里的手機,結果全家手機都不支持配對,這時才發現只支持小米自己品牌的手機,難道為了門鎖還要買臺小米手機嗎?真是花錢買雞肋?!?/p>


                      關于NFC,市場上總有一些“無用論”的聲音,事實真的如此嗎?


                      什么是NFC?


                      NFC是英文Near Field Communication的縮寫,也就是近場通信,通常由模擬前端和安全單元兩部分組成,其中模擬前端包括NFC Controller和天線,安全單元包括SIM卡、智能卡(IC、SAM)、SD卡等。


                      NFC起源于RFID技術、信息交互技術和非接觸識別技術,是RFID的一個分支,工作在13.56MHz頻段,傳輸速度分106Kbit/s、212Kbit/s、424Kbit/s三種,帶寬不大,一般傳輸距離只有10cm以內,最多不會超過2m。


                      相較RFID技術,NFC技術除了通信距離更短外,在工作模式上也存在較大差別,比如NFC是將點對點通信功能、讀寫器功能和非接觸卡功能集成進一顆芯片,而RFID則由閱讀器和標簽兩部分組成;NFC技術既可以讀取也可以寫入,而RFID只能實現信息的讀取以及判定。這也決定了兩者的應用領域的差別,NFC在移動支付、電子票務、門禁、移動身份識別、防偽等To C領域中得到相對廣泛的應用,而RFID更多地被應用在生產、物流、跟蹤、資產管理等To B領域。


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                      圖 | NFC應用場景示例

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                      為什么會有“NFC無用”的質疑?


                      細細分析前面支撐NFC“無用論”的理由,不難發現大家更多的是對NFC安全性、兼容性等的不滿,并非真正無用。


                      而給用戶帶來這些困惑的源頭和NFC的發展歷史有關,二十多年前,飛利浦和索尼把持著非接觸卡市場,加上一些規模沒那么大的廠商,大家各自為戰,于是市場上出現了很多不一樣的標準體系,包括飛利浦主導的Mifare標準(ISO 14443標準的前身)以及索尼主導的Felica技術。


                      就像Zigbee在3.0版本之前的碎片化境遇一樣,各家廠商的產品不能相互兼容,這給整個生態市場帶來了非常惡劣的影響。所以在2003年,飛利浦和索尼意識到標準不統一的嚴重性,便開始共同推出NFC技術,并在次年聯合當時的手機巨頭諾基亞共同發起了NFC Forum(據悉,2004年諾基亞就推出了世界首部NFC手機——諾基亞3220),為的就是開發NFC標準和互操作協議,鼓勵行業采用這些規范,從而形成一個完整的NFC生態系統。


                      這意味著,在過去的二十年里,NFC并未受到特定監管機構的監管,也沒有成熟的移動非接觸支付生態系統,這些給初期都給初期的體驗者帶來了不好的感受,從而滋生了“NFC無用論”的生長。


                      然而近些年,隨著NFC技術和產業生態的發展,越來越多的應用開始集成NFC技術。值得一提的是,就在今年的北京冬奧會上,我國的志愿者們佩戴的數字胸牌就采用了復旦微電子的FMSC單芯片無源NFC方案,他們只需在手機APP中完成屏幕內容編輯,然后將手機輕輕觸碰胸牌,數秒后就能完成屏幕刷新,而這只是近年來NFC新業態的一個例子。


                      根據ABI發布的數據顯示,2021年支持NFC功能的設備的出貨量首次超過10億臺,預計該市場在未來十年將繼續增長,到2026年將達到16億臺。另根據Allied Market Research發布的數據顯示,2020年全球NFC支付設備市場規模已達到163.5億美元,預計這一數字到2028年將達到677.1億美元,復合年增長率達到19.5%。


                      綜上,我們可以發現,新的應用場景正在出現,未來NFC市場容量可觀,并呈現上升趨勢。


                      給NFC市場帶來新機會和成長動力的因素是什么?


                      “許多新技術的發展都會經歷起起伏伏的階段,因為新技術的市場量級應用不僅僅取決于技術的迭代和完備,還要兼顧應用端對價格的接受度,以及新技術對客戶痛點的解決程度?!?這是坤銳電子董事長閔昊的觀點。


                      無獨有偶,意法半導體MMS市場及應用部市場經理高麗也表示:“成本的下降、新功能、靈敏度等性能的提高、用戶體驗的改善,以及iOS NFC相關功能的開放,都給NFC市場帶來了新的機會和成長動力?!?/p>


                      從成本的角度,以坤銳電子的產品為例,我們看到在NFC標簽領域,從10年前的180納米工藝NFC芯片,到5年前量產的130納米技術的NFC,再到明年量產的新一代NFC芯片,性能在不斷攀升,而價格卻在不斷下降,新一代NFC芯片量級價格能做到2美分以下,加工成標簽后的價格控制在4美分,屆時NFC的價格將與UHF靠攏,極具競爭力,這是半導體技術不斷發展以及NFC生態逐漸完善帶來的成果。


                      從新功能的角度,我們看到NFC Forum在2020年5月4日正式發布了關于NFC的一項新的無線充電標準(WLC),即可以采用13.56MHz頻段,利用NFC通信鏈路來控制功率傳輸,來為智能手表、健身追蹤器、無線耳機、數碼筆等低功耗、低電池容量的IoT設備進行充電,以250、500、750、1000mW等功率等級來彌補Qi標準在IoT市場中無線充電線圈大、發射端與接收端線圈中心對齊難的劣勢。目前,NFC無線充電的規范已經更新到2.0版本,以Panthronics 的PTX100W和羅姆的ML766x為例,目前NFC無線供電的功率已經能達到1W。


                      從性能的角度,以靈敏度為例,我們看到通過NFC控制芯片直接輸出正弦波到天線的新方案,對比方波形式輸出的傳統前端芯片,這種正弦波直輸方式不僅不需要EMI外圍電路,還能實現更精確的波形控制,有效地解決輸出信號過沖問題,同時將擁有更高的靈敏度和輸出功率的提升,是未來的發展趨勢之一。


                      從用戶體驗的角度,NFC所面臨的可靠性、穩定性挑戰,主要還是來自手機端和TAG端的兼容配合問題,當前業界除了擁有更強大的測試條件外,已經形成了統一的執行標準ISO14443和ISO15693,且都可以通過NFC Forum進行檢測認證,基本解決了穩定性問題;而在安全性方面,如今NFC技術采用物理級的安全芯片使它在通訊過程可以通過安全的交互認證來保證金融活動等的安全可靠,這種認證技術已經非常成熟。根據ABI Research在2020年發表的一項研究報告顯示,88%的受訪者稱NFC體驗良好。


                      從生態的角度,2016年Apple Pay進入中國市場,iOS NFC相關功能的開放引來了各手機廠家紛紛加入到NFC陣營。目前,國內的華為、小米、中興、步步高、vivo、OPPO等各大手機廠商以及中國銀聯、中國移動等多數智能卡、支付企業均是NFC Forum的成員單位。根據ScientiaMobile發布的數據顯示,相比2015年第四季度,截至2018年第四季度,蘋果旗下支持NFC的手機占比由35.8%提升至95.55%,索尼和谷歌旗下NFC手機占比也都超過95%。


                      NFC的未來市場在哪里?


                      近兩年,受到疫情的影響,手機等消費類市場受到沖擊,NFC市場也受到一定的影響,但從標簽類市場來看,增速仍然有20%左右,年出貨量約為5億。未來,隨著疫情陰霾的走出,NFC市場將迎來甜蜜點,那么驅動NFC的未來市場到底在哪里呢?


                      眾所周知,現在越來越多的智能產品在使用無線連接,在連接的過程中就會遇到配對問題,雖然配對本身操作不算復雜,但NFC可以實現一碰即連的體驗,在大大增加產品的安全性和智能化程度的同時,還更具成本優勢。未來,隨著物聯網的持續發展,一碰連接的需求會越來越多。


                      在防偽領域,NFC也可以發揮優勢,比如在空氣、飲用水凈化器中,濾芯與凈化器之間通過NFC技術進行數據的傳輸,實現防偽的可靠認證,來提高我們的生活質量。


                      在汽車電子領域,我們可以看待ST等國際大廠正在力推無鑰匙方案和中控WPC應用,當鑰匙電量耗盡時,NFC可以作為最后的開啟方案,這是一個剛需市場。


                      此外,關于前面提到的NFC無線充電功能,未來將在手寫筆、腕式血壓計、助聽器、智能手表、電動牙刷等市場中得到充分應用。

                      值得關注的新一代NFC產品


                      ST:ST25系列為汽車等安全NFC市場提供完整的解決方案


                      目前ST擁有寬泛的HF RFID/NFC的產品線,可以覆蓋所有的NFC應用的場景需求,擁有豐富的生態環境。產品系列包括NFC/RFID標簽芯片(ST25T), 動態標簽芯片(ST25D), NFC/RFID讀卡器芯片(ST25R),以及NFC controller和SE(安全單元)的芯片覆蓋安全NFC的應用,為市場上提供整體解決方案。


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                      圖 | ST NFC產品組合

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                      比如,ST的標簽產品ST25T具有TruST25數字簽名, 增強NDEF, 防撕裂檢測以及私有指令模式,可以給客戶提供更多的安全性保障,以鼓勵用戶可以考慮將NFC的技術集成在產品里達到防止產品被假冒、灰色市場售賣以及未經授權的分銷等。


                      ST動態標簽的產品 (ST25D) 提供寬泛的存儲容量的選擇,高可靠性的存儲單元,具有密碼保護功能,也提供I2C的接口與MCU通訊。作為一個無線通訊的接口,ST25D被廣泛用于消費,工業以及IoT等應用中。


                      而讀頭產品覆蓋了寬范圍的RF輸出功率的需求,也提供一些獨特的功能,比如自動天線調諧(AAT), 主動波形整形(AWS), 高波特率(VHBR)等功能,可以讓客戶的產品適應更復雜的環境和更多的應用。最高輸出功率可以達到1.6W的ST25R產品也支持極低電壓喚醒功能。高端系列產品可以支持最新的EMVco和PBOC標準的認證,而且汽車級別的ST25R3914/ST25R3920/B通過AEC-Q100的認證,被廣泛應用于汽車的數字車鑰匙和中控無線充等應用中,遵循汽車數字車鑰匙CCC3.0/ICCE的標準。


                      帶有ST21NFC或ST54NFC安全系統封裝(SiP)解決方案的手機可以取代專用的非接觸式卡,實現遠程酒店登記和胸卡設定,以及房間/公寓共享應用。


                      為了更好的服務客戶,ST也提供各種基于STM32的Discovery的開發套件,Nucleo的擴展板,參考軟件及文檔供客戶參考,便于客戶輕松快速的開發NFC產品。


                      NXP:NCJ37c系列將提高智能互聯汽車的安全性


                      NCJ37x系列是一款經汽車認證的安全微控制器平臺,可作為Java Card平臺與NXP汽車JCOP 4.x操作系統一起交付。


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                      圖 | 具有無源NFC、I2C和SPI接口的汽車安全元件NCJ37x

                      圖源:NXP


                      其中,NCJ37A是NXP最新推出的安全芯片,這款安全微控制器符合汽車標準,帶有高級加密加速器,內置抗電氣攻擊功能,適用于各種安全型汽車應用,如智能門禁密鑰卡、Qi 1.3驗證或車云通信。該器件支持車聯聯盟(CCC)協議及其無源NFC ISO 14443-4接口,設計高度安全,滿足了下一代智能密鑰與超寬帶(UWB)、Bluetooth?低能耗(BLE)和近距離無線通信(NFC)技術結合的需求。


                      NCJ37x具有高度靈活度的Java卡操作系統(JCOP)、信任配置服務(Trust Provisioning Service)和安全的無線更新功能。該安全元件已通過Common Criteria EAL 6+認證,適用于各種汽車安全相關應用,其無源或現場供電的NFC接口適合作為智能遙控鑰匙電池耗盡時的備用。憑借600kB的安全閃存,該元件具有足夠的內存,可以啟用在安全元件上具有多個活動安全域和應用程序的多服務方法。


                      羅姆:ML766x為具有旋轉機構的設備帶來新的無線充電方案


                      ML766x由無線供電芯片組“ML7661”(發射端)和“ML7660”(接收端)組成,是羅姆面向可穿戴設備市場推出的無線充電產品。


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                      圖 | “ML766x”評估套件

                      圖源:羅姆


                      ML766x采用與無線通信復用的13.5MHz頻率,將兩組天線合二為一,實現只用一根天線就可以同時進行無線供電和無線通信兩種功能。由于采用13.56MHz的高頻段進行供電,所以天線尺寸可以更小,采用ML766x方案的系統與普通產品相比,系統尺寸可以縮小30%,因此非常適用于腕式血壓計、智能手表以及助聽器等小型電子設備。由于ML766x內置了支持I2C接口*3和SPI接口*3的通信協議,因此無需微控制器即可控制搭載了這些功能的數字傳感器等。


                      此外,由于ML766x兼備無線供電和非接觸式通信兩種功能,因此在具有旋轉機構(在有線供電系統中會限制設計的靈活性)的設備中,比如在工業設備、電腦冷卻風扇、電動自行車轉矩傳感器等應用中,有助于提高產品的可設計性和設計靈活性。此外,通過采用羅姆自有的通信格式,將數據通信間隔由ML763x中的4ms縮短至ML766x中的1ms,從而實現更實時的轉速控制和監測。


                      ML766x芯片組配備有“ML766x”評估套件,可輕松開始13.56MHz無線供電的評估。另外,還備有配置工具以及天線設計和天線調整相關的文檔,用戶可通過電腦對這些進行單獨設置,可根據客戶的需求,構建各種供電系統。


                      目前,羅姆的第一代產品ML7631/ML7630和第二代產品ML7661/ML7660都不符合“NFC論壇”的充電標準。未來,羅姆將推出符合“NFC Forum”標準的充電LSI。


                      Panthronics:PTX100R NFC控制器芯片非常適用于金融領域


                      Panthronics公司核心成員在NFC領域有超過20年的經驗積累,致力于從根源上解決NFC應用的挑戰,提高NFC控制器的集成度、內部集成金融認證相關協議、大幅提高芯片輸出的質量、直接輸出正弦波免去EMI電路、直聯天線方便天線調試,解決POS屏下天線問題等,大幅提升用戶體驗。


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                      圖 | Panthronics NFC控制器PTX100R

                      圖源:Panthronics


                      Panthronics NFC 控制器PTX100R是全球首創且唯一一款內置集成EMVCo 3.0 L1協議的NFC控制器芯片,正弦波架構減少了外圍濾波電路的使用,提高了量產產品的射頻性能一致性,通常只需傳統NFC讀卡器所需天線尺寸的1/5-1/4,具備強抗干擾能力,具有行業最高的靈敏度和輸出功率,支持終端產品采用更大尺寸的LCD觸摸屏,并可將天線安裝在顯示屏后面,是當前支持大屏及屏幕后面放置NFC天線的理想選擇。


                      此外,PTX100W是當前行業唯一能實現接收端1W (200mA@5V)NFC無線充電解決方案,未來Panthronics將在NFC控制器及無線充電領域持續推出更高性能的新產品與解決方案。


                      復旦微:FMSC單芯片無源NFC方案瞄準物聯網市場


                      在NFC技術出現之前,復旦微電子在1999年推出了基于ISO14443的高頻非接觸卡芯片產品,2003年推出了基于ISO14443的高頻非接觸讀寫器芯片產品。目前,復旦微電子的NFC相關產品主要有NFC標簽芯片、NFC通道芯片以及NFC讀寫器芯片。同時,復旦微電子還有另外兩條產品線:智能與安全,智能與識別。智能與安全方面,主要有智能卡,SE/電信產品和安全MCU;智能與識別方面,主要有讀卡器芯片,射頻Boost芯片以及TSI觸控芯片。


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                      圖 | FMSC單芯片無源NFC方案亮相北京冬奧會

                      圖源:復旦微


                      以前面提到的在北京冬奧會上亮相的FMSC單芯片無源NFC方案為例,其具備超高的集成度和使用便捷性,可完美適配主流電子墨水屏廠商的各種尺寸屏幕(最大支持7.5英寸)。此外,該方案刷屏高效,通信速度是常規的8倍(848kpbs),還支持M1卡的應用和常用的安全算法。廠商只需在墨水屏內置FMSC芯片,用戶手機在靠近屏幕時會通過NFC給FMSC供電,同時完成數據交互,隨后由FMSC芯片完成屏幕刷新。在硬件方面,復旦微電子為廠家提供完整的硬件參考設計;在軟件方面,方案自帶穩定可靠的片內軟件,并支持客戶定制;在APP方面,復旦微電子提供Android & iOS Demo App源代碼。


                      目前,復旦微電子的FMSC單芯片無源NFC方案已廣泛應用于各類電子貨架標簽、超市物價標簽、資產設備標簽、會議名牌、工牌、工位卡牌、電子行李牌、無源掛鎖等無源場景。


                      面對未來市場,復旦微電子認為NFC生態主要是以手機為核心,在手機類NFC芯片上,由于現在標配NFC的手機越來越多,NFC漸漸成為標配的發展趨勢明顯,未來圍繞手機NFC的周邊應用會越來越多,復旦微電子將持續跟進。


                      坤銳電子:Qstar-6X標簽可滿足通用市場和工業市場所需


                      坤銳電子主要關注的是NFC標簽芯片,而不是NFC卡芯片。當前,量產的NFC芯片主要有Qmars-5U、 QR2651、QR2213,以及雙頻的Qstar-6X、Qstar-6S等芯片, 覆蓋從256比特到2K比特不同容量,15693以及14443協議,ultralight, Ntag等模式,滿足不同領域客戶需求。


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                      圖 | Qstar-6X雙頻芯片

                      圖源:坤銳電子


                      其中,Qstar-6X完全兼容超高頻ISO\IEC18000-6C、EPCGlobalGEN2V20協議,與高頻ISOEC 14443 TYPE A、NFC Forum TYPE2協議,超高頻頻段與高頻頻段共享用戶區大小為2kbits,輔以行業領先的獨特加密算法和突破性的芯片物理防轉移技術,且支持iPhone手機的安全防偽查驗,既能滿足通用市場便利化用戶需求,又能滿足工業化全生命周期資產管理,廣泛應用于奢侈品防偽追蹤、物流、酒類防偽溯源、航空行李、IT資產管理等領域。作為中國首款,世界領先的全自主專利化雙頻(高頻與超高頻)標簽芯片,Qstar-6X為RFID行業帶來了革命性用戶體驗。


                      此外,坤銳電子明年即將面世的最新一代產品Qmars-6X,將讓低成本高靈敏度的NFC標簽芯片成為更多客戶的選擇。從產業發展的角度來看,這些年NFC芯片正在向著UHF看齊,追求小容量、低成本、高靈敏度。小容量的好處是可以降低芯片成本,從UHF的趨勢看,越來越多的客戶選擇把數據存儲在云端,芯片上只保留小數據,ID序列號即可;高靈敏度可以讓標簽的天線更小,使得標簽成本降低,應用場景更廣;雙頻NFC芯片超高頻和NFC可以共享內存,取長補短,這些年也在防偽溯源、奢侈品管控中應用很多。


                      結語


                      當前NFC產業正在從不溫不火走向更為積極的市場,在發展的過程中必將帶來多場景下的碎片化挑戰,如不同的操作系統對于NFC的開放程度不一,產品的適配和兼容性不好等問題。但隨著NFC產業的發展,這些問題都會得到解決,在物聯網、工業4.0以及汽車電子等市場的驅動下,最終NFC的應用會越來越多,生態也會越來越完善。


                      看好NFC市場的六大理由:


                      1/ NFC的發展以手機生態為中心,當前國內的手機品牌越來越多地標配了NFC功能,不同品牌間的互通性有所改善,生態越來越完備,消費者體驗日趨向好;


                      2/ NFC技術的安全性好于二維碼技術,未來在支付領域將有更多的替代機會;


                      3/ 汽車領域的NFC應用在快速發展,包括汽車數字鑰匙方案,智能座艙應用;


                      4/ NFC無線充電功能,將在手寫筆、腕式血壓計、助聽器、智能手表、電動牙刷等市場中得到充分應用;


                      5/ 若NFC+SIM方案得到廣泛應用,國內NFC芯片的市場空間會進一步擴大;


                      6/ 若把NFC與藍牙、超寬帶(UWB)技術融合在一起,用于較短距離內的安全測距和資源調配應用,將有助于NFC未來幾年在消費者和物聯網市場拓展更多的應用。


                      綜上,NFC屬于朝陽產業,市場潛力較大,相關系統廠商應抓住這一市場機遇。從硬件的角度來看,電子元器件是NFC系統重要的組成部分,電子元器件的選型與產品最終的性能、功耗、成本和周期息息相關。


                      那么如何才能在前期電子元器件選型和后期量產供貨中實現事半功倍?艾睿電子作為行業領先的電子產品及相關服務的供應商,上游資源豐富,與ST、NXP、Infineon、Onsemi、Molex、Laird等國際原廠深度合作,所以不妨去艾睿電子商城查看相應產品的價格、庫存和交期等信息,并結合自身實際需求和產品市場走勢等多方面的因素進行評估,適時調整采購策略和力度,在多變的市場行情中做好庫存調整和產品把控,贏得未來市場。


                      文章由SupplyFrame提供



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