設想你走入超市，往購物車(chē)中填滿(mǎn)商品后，直接走出大門(mén)而無(wú)需排隊等候結帳。就像高速公路的自動(dòng)收費系統一樣，商店出口處的一臺電子讀取器會(huì )自動(dòng)與購物車(chē)中每件商品附帶的無(wú)線(xiàn)智能標簽交互，并把你的購買(mǎi)情況記錄到一臺聯(lián)網(wǎng)的計算機中。過(guò)一段時(shí)間你就會(huì )收到購物帳單，也許還是用電子郵件發(fā)送的。

智能標簽，或者說(shuō)工程師們所說(shuō)的無(wú)線(xiàn)射頻識別（RFID）標簽，現今的價(jià)格是每件30到50美分。這么高的成本，要把它們貼到大部分消費品上是不經(jīng)濟的。如果能把價(jià)格降到每件1美分的水平上，那么零售商以及其他許多商戶(hù)就能夠大規模應用它。甚至可能建立一個(gè)全球性的RFID系統，那將大大節省每個(gè)人，無(wú)論是消費者還是制造商的時(shí)間和金錢(qián)。這種廉價(jià)標簽使得制造商可以對整個(gè)供應鏈中多達數十億件商品進(jìn)行有效監控，從倉庫到商店再到購買(mǎi)者，甚至一直監控到商品變成垃圾的整個(gè)過(guò)程。

對于硅芯片制造商而言，廉價(jià)智能標簽已成為一個(gè)重要的目標市場(chǎng)。慕尼黑的英飛凌公司是全球第六大半導體制造商，它最近發(fā)現了一種制造智能標簽的方法，有可能大大降低這些標簽的成本。這種標簽中的集成電路將直接由交流電而不是直流電來(lái)驅動(dòng)。

RFID標簽主要由兩個(gè)部件組成：硅片以及金屬線(xiàn)圈天線(xiàn)。當標簽進(jìn)入一臺名為讀取器的電子設備周?chē)?m左右時(shí)，它的天線(xiàn)就能捕獲讀取器發(fā)送的微弱射頻信號。通過(guò)磁感應現象就可以從振蕩磁場(chǎng)中獲取能量，以驅動(dòng)硅片中的邏輯電路和非易失性存儲器。存儲器用于記錄商品類(lèi)型、生產(chǎn)日期以及價(jià)格等貼有該標簽的商品的信息，即使存儲器好幾年也沒(méi)有被啟用，這些信息也不會(huì )丟失。對傳入信號進(jìn)行調制后，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)形天線(xiàn)，標簽就可以提取并發(fā)送加密數據給讀取器，其發(fā)送信號的工作頻率為13.56MHz。

目前RFID標簽的制造成本分為三部分：三分之一用于制造芯片、三分之一用于制造天線(xiàn)，最后三分之一用于包裝，即把芯片和天線(xiàn)整合在一起。英飛凌的一位高級研發(fā)主管Werner Weber指出：“因此，要制造價(jià)值1美分的RFID標簽，我們必須削減每一部件的成本。”

約1年前，英飛凌的八位工程師開(kāi)始研究如何用硅制造廉價(jià)的RFID標簽。很快他們就找到一條有可能達到目標的道路：使用交流驅動(dòng)的邏輯電路。采用這一技術(shù)后就無(wú)需再把外部交流電轉化為內部使用的直流電。Weber說(shuō)：“之所以此前無(wú)人研究這個(gè)領(lǐng)域是因為沒(méi)有人想到它還能有什么可能的應用場(chǎng)景。”

他解釋說(shuō)，標準的硅基RFID芯片是由1V或2V直流電源驅動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，它們包含了體積較大的不同組件，從存儲電能的緩沖器到限制功率的二極管，以至發(fā)送使電路同步工作的時(shí)鐘信號的時(shí)鐘發(fā)生器。他說(shuō)：“直接使用讀取器所產(chǎn)生的交流電源，我們就可以去掉很多將交流電轉變?yōu)橹绷麟姷哪�塊。”這樣，這些RFID的制造成本將大大降低。

這種使用交流電的思想可以用在制造芯片時(shí)采用的可逆數字電路的方法來(lái)實(shí)現�？赡鏀底蛛娐房梢苑謩e處理正弦交流輸入信號中正和負的部分。一個(gè)電路處理正弦波的上升（正）部分，而另一個(gè)則處理下降（負）部分。其中一個(gè)電路工作時(shí)，另一個(gè)則被關(guān)閉。

一個(gè)電路如果要同時(shí)處理可變信號的兩個(gè)部分，那么它的性能會(huì )很低。因此重新設計了芯片中用于實(shí)現“異或”和“與非”操作基本邏輯門(mén)單元，這樣它們在處理交流輸入的正或負部分時(shí)性能會(huì )達到最優(yōu)。一個(gè)半導體開(kāi)關(guān)根據需要開(kāi)合串連電路。

這種不同尋常的配置方案使得交流RFID芯片的尺寸只有傳統芯片的一半左右。使用采取微電路（一個(gè)0.13微米的CMOS電路可以進(jìn)行32位處理）技術(shù)制造的晶體管后，實(shí)驗測試系統的尺寸僅為0.02平方毫米，這大概是一個(gè)沙粒的大小。

采用粉末燒結技術(shù)，制造天線(xiàn)的成本也能大為減少。這項技術(shù)使用便宜的金屬粉末，然后逐步增加它們的尺寸，并最終將它們燒結成天線(xiàn)。

為了降低包裝費用，英飛凌的工程師開(kāi)發(fā)出一種新工藝。他們擴大了硅片邊緣電觸點(diǎn)的大小。這種方法使得在連接芯片和天線(xiàn)時(shí)可以使用那種低精度大吞吐量的工業(yè)化焊接設備。

當給原型系統加以外部交流電后，它的表現達到了開(kāi)發(fā)團隊的期望。“我們認為已經(jīng)從理論上證實(shí)了交流供電智能標簽這一概念的正確性，” Weber總結說(shuō)。“這就意味著(zhù)可以實(shí)現1美分的RFID標簽。”他預計三年內就可以實(shí)現完全可用的設備，而市場(chǎng)導入期將會(huì )在6年到10年之間。在此之前，也許是在2到3年后，英飛凌將可能提供10到20美分的硅標簽（基于大規模制造以及采用新的制造技術(shù)）。

隨著(zhù)RFID標簽成本的下降，其應用場(chǎng)景將成指數增長(cháng)。最終目標是替代目前用于庫存控制和智能后勤系統中的磁條。按照市場(chǎng)研究機構ABI公司提供的數字，到2007年全球此類(lèi)應用市場(chǎng)的份額將高達每年10億美元。

如果在未來(lái)數年內，智能標簽確實(shí)被應用到大部分消費品上，商店的�？�——小偷會(huì )發(fā)現他們的運氣越來(lái)越差。假如RFID標簽讀取器找不到籃子中貨物的合適的付帳帳戶(hù)，它只要關(guān)閉商店的自動(dòng)門(mén)就可以阻止這個(gè)壞蛋出去了。