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什么是NFC？
NFC是英文Near Field Communication的縮寫，中文譯為近場通信。與基于無線電傳輸?shù)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1544194.html">藍牙和Wi-Fi等短距離通信技術(shù)不同，NFC是一種基于電磁無線電場的非接觸式通信技術(shù)，工作在13.56MHz頻段，傳輸速度分106Kbit/s、212Kbit/s、424Kbit/s三種，帶寬不大，且一般傳輸距離只有10cm以內(nèi)，最多不會超過2m，這也是“碰一碰”完成信息交換的精髓所在。
圖 | 電磁感應(yīng)方式原理
圖源：羅姆
事實上，NFC是RFID（射頻識別）的一個分支，嚴格地說是起源于RFID技術(shù)、信息交互技術(shù)和非接觸識別技術(shù)。對比RFID技術(shù)，NFC技術(shù)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(shù)既可以讀取也可以寫入，而RFID只能實現(xiàn)信息的讀取以及判定。這也決定了兩者的應(yīng)用領(lǐng)域的差別，NFC在移動支付、電子票務(wù)、門禁、移動身份識別、防偽等To C領(lǐng)域中得到相對廣泛的應(yīng)用，而RFID更多地被應(yīng)用在生產(chǎn)、物流、跟蹤、資產(chǎn)管理等To B領(lǐng)域。
從硬件結(jié)構(gòu)的角度來看，由于將感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點對點通信的功能集成在單一芯片上，所以NFC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技術(shù)正在經(jīng)歷哪些變革？
- 新增無線供電模式
從工作原理的角度，NFC有三種工作模式，即被動模式、主動模式和應(yīng)答機模式：
被動通信模式：在這種單向模式中，發(fā)起設(shè)備提供一個載波場，目標設(shè)備通過調(diào)制該場做出響應(yīng)，并從發(fā)起者電磁場中汲取能量。
主動通信模式：在這種雙向的模式之中，兩個設(shè)備都需要能量供應(yīng)，發(fā)起者和目標設(shè)備產(chǎn)生各自的場來通信。
應(yīng)答機模式：該雙向模式允許沒有接入電子?xùn)鸥窕?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E7%94%B5%E6%B1%A0/">電池的標簽與范圍內(nèi)的NFC設(shè)備，通過汲取來自NFC設(shè)備的能量進行通信。
當然，有時也會從經(jīng)典工作形式的角度出發(fā)，被歸為點對點通信模式、讀寫器模式和NFC卡模擬模式，差不多的意思，這里對這三個經(jīng)典模式不再贅述，因為今天筆者要留篇幅來講講現(xiàn)在NFC正在經(jīng)歷的變化。
講到模式變化，就不得不提到近年來在三大模式基礎(chǔ)上，又新增加的無線供電模式。這是NFC Forum于2020年5月4日才正式官宣獲批的一項新的無線充電標準（WLC），簡單理解就是以后可以采用13.56MHz這個頻段，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(shù)碼筆等低功耗、低電池容量的IoT設(shè)備進行充電了，目前支持250、500、750、1000mW四種功率傳輸?shù)燃墶?/p>
可能有人要問，之前不是有WPC無線充電的Qi標準來給手機等消費類產(chǎn)品供電了嘛，干嘛多此一舉，搞個這么低功率的充電模式？沒錯，Qi標準的充電功率可達15W，甚至更高，這在今年剛過去的MWC2022上可以看到。然而Qi標準下的無線充電雖然功率高，但所需要的線圈也是非常大，且要求發(fā)射端與接收端的線圈嚴格中心對齊，所以Qi標準下的無線充電技術(shù)難以用于可穿戴等尺寸受限且限制非規(guī)則的產(chǎn)品形態(tài)，于是NFC的無線供電模式就成了一種生態(tài)互補。據(jù)悉，Panthronics 的PTX100W和羅姆的ML766x已經(jīng)能實現(xiàn)接收端1W的NFC無線供電，而同類型的普通產(chǎn)品的最大供電量是0.5W。
對于該變化，Panthronics 亞太區(qū)副總裁嚴更真表示：“基于NFC的無線充電技術(shù)將為爆發(fā)性增長的可穿戴產(chǎn)品市場帶來了新的創(chuàng)新解決方案?！贝送猓€強調(diào)NFC無線充電同時可單天線支持數(shù)據(jù)傳輸、安全門禁支付等功能，這也是NFC行業(yè)的新機會。
- 雙頻（UHF&HF）芯片
隨著這幾年NFC技術(shù)的發(fā)展，更高靈敏度、更低成本、更靈活地搭配超高頻RFID的NFC芯片（業(yè)內(nèi)稱之為雙頻芯片）開始陸續(xù)地出現(xiàn)和迭代，讓NFC在除了傳統(tǒng)卡類應(yīng)用、圖書館應(yīng)用之外，在無人零售、奢侈品防偽、酒水防偽、煙草防偽、高檔商品消費者互動等領(lǐng)域有了巨大的市場空間。
上海坤銳電子科技有限公司董事長閔昊告訴筆者：“這些年NFC芯片正向著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(shù)據(jù)存儲在云端，芯片上只保留小數(shù)據(jù)、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(yīng)用場景更廣；而雙頻NFC芯片超高頻和NFC可以共享內(nèi)存，取長補短，所以作為一家關(guān)注NFC標簽芯片的廠商，坤銳已經(jīng)量產(chǎn)Qmars-5U、QR2651、QR2213和雙頻的Qstar-6X、Qstar-6S等芯片。”
圖 | Panthronics的NFC前端架構(gòu)方案
從上圖可知，傳統(tǒng)的前端芯片采用的是方波輸出的形式，需要通過外圍電路將信號轉(zhuǎn)換為正弦波，如果NFC控制芯片直接輸出正弦波到天線，不僅不需要EMI外圍電路，還能實現(xiàn)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提升，所以這將成為NFC技術(shù)的普及趨勢。
NFC產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和國內(nèi)外差距
要說清楚NFC的現(xiàn)狀，首先我們需要了解一些NFC的發(fā)展歷史?；氐蕉嗄昵埃敃r的非接觸卡市場主要被飛利浦和索尼把持，飛利浦主導(dǎo)了Mifare標準，也就是后來的ISO 14443標準，而索尼主推的是Felica技術(shù)，所以FeliCa在日本很常見，此外還有很多其他的技術(shù)標準，各廠家基本各自為戰(zhàn)。
直到2003年，大廠們意識到了標準的不統(tǒng)一會嚴重影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推進，于是飛利浦和索尼坐到了一起，共同整理了當時手里的資源，并在這之后共同推出了NFC技術(shù)。2004年，當時的手機界巨頭諾基亞也參與其中，于是飛利浦、索尼和諾基亞牽頭發(fā)起了NFC聯(lián)盟，也就是我們常說的NFC Forum，目的很簡單，就是為了開發(fā)NFC標準和互操作協(xié)議，鼓勵行業(yè)采用這些規(guī)范，從而形成一個完整的NFC生態(tài)系統(tǒng)。當然，雖然規(guī)則是由這些領(lǐng)頭的企業(yè)共同參與制定，但是制定的規(guī)則還是需要交由國際標準組織類似ISO來明確定義，比如ISO14443、ISO15693、ISO18092等。
正由于標準的不統(tǒng)一，再加上模式和產(chǎn)業(yè)之爭，比如是由手機廠家主導(dǎo)、運營商主導(dǎo)，還是銀聯(lián)主導(dǎo)，一直都定不下來。再加上在移動支付方面，一開始中國移動主推2.4G技術(shù)標準，而銀聯(lián)則更支持13.56MHz技術(shù)標準，頻率之爭持續(xù)三年之久，直到2012年中國移動北京公司與北京市政交通一卡通有限公司共同簽署《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，并聯(lián)合發(fā)布“移動NFC手機一卡通”應(yīng)用，才算劃上句號——銀聯(lián)13.56MHz最終勝出。小提一句，當時站隊中國移動2.4G標準的國民技術(shù)也受此拖累，業(yè)績一再下滑。
經(jīng)歷曲折，但不管怎樣，總的來說，NFC不論是在標準、模式還是產(chǎn)業(yè)發(fā)展上都是在進步。這也表現(xiàn)在了一些產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)上面。
根據(jù)有關(guān)市場研究機構(gòu)預(yù)測，全球NFC市場預(yù)計會在2020年達到218.4億美元，2015年至2020年的復(fù)合年均增長率接近17.1%；此外，到2025年，全球大約可達年30億個終端產(chǎn)品配置NFC功能。
另根據(jù)國盛證券研究所的統(tǒng)計和預(yù)測，目前每年國內(nèi)NFC芯片的市場空間約30億元規(guī)模，若未來NFC+SIM方案得到廣泛應(yīng)用，國內(nèi)NFC芯片的市場空間會進一步擴大。
以上是調(diào)研機構(gòu)給出的數(shù)據(jù)，而站在業(yè)內(nèi)人的角度，都會分門別類來看待該問題。
- 國內(nèi)主導(dǎo)廠商分布 vs 國外主導(dǎo)廠商分布
嚴更真告訴了筆者一個有趣的現(xiàn)象：在國外，全球NFC技術(shù)研發(fā)主要聚集地在奧地利格拉茨地區(qū)；而在國內(nèi)，則主要分布在幾個國資背景的公司。
- 支付領(lǐng)域 vs 物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域
上海復(fù)旦微電子集團股份有限公司安全與識別事業(yè)部市場組主管許萬鵬告訴筆者：“在支付領(lǐng)域，目前在全球范圍移動支付最發(fā)達的國家是中國，國內(nèi)由于NFC發(fā)展的歷史原因，支付領(lǐng)域主要是二維碼技術(shù)，但NFC的發(fā)展是以手機的生態(tài)為中心的，目前國內(nèi)的手機品牌越來越多地標配了NFC功能，所以國內(nèi)NFC的應(yīng)用生態(tài)也會越來越好。而在國外，對于發(fā)達國家，出于隱私、安全和信用卡體系成熟度的考量，NFC支付方式占比更大；對于發(fā)展中國家，其移動網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)建設(shè)是不完善的，二維碼支付在許多國家難以推行，因此NFC非接觸支付方式是更加適合的。”
“在支付以外的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)鏈的區(qū)別不大，比如在智能門鎖領(lǐng)域，國內(nèi)外的門鎖基本都會標配刷卡功能。所以從芯片角度來看，對于支付領(lǐng)域，更多是圍繞手機NFC芯片；而物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，更多是非手機類的NFC芯片。國內(nèi)的NFC支付，其實大眾的接受度不高，而非手機的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，可以看到越來越多的落地應(yīng)用?！?許萬鵬補充道。
- NFC標簽類 vs NFC卡類
NFC應(yīng)用目前海外的應(yīng)用占比較大，盡管疫情下近年出貨量小幅下降，不過標簽類市場保持著一定的增速，大約20%，目前NFC標簽類的年出貨量大概5億。NFC卡類因為被二維碼或APP替代的原因有小規(guī)模萎縮，大概有30億，整體NFC在2019年出貨量大概40億枚；比較穩(wěn)定。對此，坤銳還給出了一組詳細數(shù)據(jù)，如下：
至于國內(nèi)外的差距，閔昊則進一步表示表示：“國內(nèi)外NFC芯片就性能而言目前相差不大，主要的區(qū)別是，海外的NFC產(chǎn)品相對多樣化、系列化；而目前國內(nèi)的NFC從容量到應(yīng)用覆蓋不如海外的全面。”
NFC產(chǎn)業(yè)鏈的眼下難題和前景展望
雖然NFC產(chǎn)業(yè)整體是在進步的，卻也不乏有人說：“NFC在3G時代就有了，卻總是不溫不火的。”針對這個質(zhì)疑，我們也來聽聽業(yè)內(nèi)人的看法。
- 正方：并非不溫不火
閔昊表示：“許多新技術(shù)的發(fā)展都會經(jīng)歷起起伏伏的階段，因為新技術(shù)的市場量級應(yīng)用不僅僅取決于技術(shù)的迭代和完備，還要兼顧應(yīng)用端對價格的接受度，以及新技術(shù)對客戶痛點的解決程度。就NFC而言，該技術(shù)早在90年代就出現(xiàn)了，隨后在各類銀行卡、交通卡、身份證的使用上可謂紅紅火火，而非不溫不火。NFC消費級的應(yīng)用目前受制于價格，產(chǎn)業(yè)的成熟需要時間，雖然有段時間，隨著卡類被二維碼或APP替代，有小規(guī)模的萎縮，但是未來NFC將在物品標識，特別是短距離物品識別方面再次出現(xiàn)行業(yè)爆發(fā)點，比如一些高附加值的領(lǐng)域：奢侈品、高檔煙酒、高檔服裝等。”
- 反方：確實不溫不火
嚴更真：“確實在過去是不溫不火的狀態(tài)，其關(guān)鍵的原因是3G手機基本沒有配備NFC芯片，再加上行業(yè)之前沒有特別探索NFC的應(yīng)用場景，而目前NFC芯片基本上是智能手機的標配，大家意識到NFC可以解決很多應(yīng)用場景問題，比如藍牙匹配問題、投屏問題、支付問題。汽車領(lǐng)域的NFC應(yīng)用也在快速發(fā)展，包括汽車數(shù)字鑰匙方案，智能座艙應(yīng)用?？纱┐黝I(lǐng)域的無線充電與支付門禁數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊慕Y(jié)合，都是當前的熱點方向。”
- 筆者結(jié)語
有質(zhì)疑就會有觀點的碰撞，但從原因剖析的角度來看，確實影響NFC大規(guī)模鋪開的主要因素不止成本和價格，需求想法和良好的體驗也是重中之重。如前面所說的，NFC在中國很長一段時間內(nèi)，發(fā)展是非常曲折的，所以其整個生態(tài)建設(shè)就不是很好，生態(tài)不好，消費者的體驗就不好。所以說，前景是光明的，但這并不影響NFC發(fā)展過程中會出現(xiàn)各種各樣的難題。
就如當下，NFC還是非常碎片化，不同的操作系統(tǒng)對于NFC的開放程度也不一樣，仍然存在很多兼容性問題。但隨著NFC的發(fā)展，這些問題都會得到解決，最終NFC的應(yīng)用會越來越多。而如果要問NFC的殺手級應(yīng)用何在的話，我想還得看手機NFC的生態(tài)建設(shè)。
下載ECAD模型
