設(shè)想你走入超市，往購物車中填滿商品后，直接走出大門而無需排隊等候結(jié)帳。就像高速公路的自動收費系統(tǒng)一樣，商店出口處的一臺電子讀取器會自動與購物車中每件商品附帶的無線智能標簽交互，并把你的購買情況記錄到一臺聯(lián)網(wǎng)的計算機中。過一段時間你就會收到購物帳單，也許還是用電子郵件發(fā)送的。

智能標簽，或者說工程師們所說的無線射頻識別（RFID）標簽，現(xiàn)今的價格是每件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就能夠大規(guī)模應(yīng)用它。甚至可能建立一個全球性的RFID系統(tǒng)，那將大大節(jié)省每個人，無論是消費者還是制造商的時間和金錢。這種廉價標簽使得制造商可以對整個供應(yīng)鏈中多達數(shù)十億件商品進行有效監(jiān)控，從倉庫到商店再到購買者，甚至一直監(jiān)控到商品變成垃圾的整個過程。

對于硅芯片制造商而言，廉價智能標簽已成為一個重要的目標市場。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(xiàn)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驅(qū)動。

RFID標簽主要由兩個部件組成：硅片以及金屬線圈天線。當標簽進入一臺名為讀取器的電子設(shè)備周圍1m左右時，它的天線就能捕獲讀取器發(fā)送的微弱射頻信號。通過磁感應(yīng)現(xiàn)象就可以從振蕩磁場中獲取能量，以驅(qū)動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型、生產(chǎn)日期以及價格等貼有該標簽的商品的信息，即使存儲器好幾年也沒有被啟用，這些信息也不會丟失。對傳入信號進行調(diào)制后，通過一個簡單的環(huán)形天線，標簽就可以提取并發(fā)送加密數(shù)據(jù)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，最后三分之一用于包裝，即把芯片和天線整合在一起。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始研究如何用硅制造廉價的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(qū)動的邏輯電路。采用這一技術(shù)后就無需再把外部交流電轉(zhuǎn)化為內(nèi)部使用的直流電。Weber說：“之所以此前無人研究這個領(lǐng)域是因為沒有人想到它還能有什么可能的應(yīng)用場景。”

他解釋說，標準的硅基RFID芯片是由1V或2V直流電源驅(qū)動。一般來說，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鐘信號的時鐘發(fā)生器。他說：“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(zhuǎn)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采用的可逆數(shù)字電路的方法來實現(xiàn)�？赡鏀�(shù)字電路可以分別處理正弦交流輸入信號中正和負的部分。一個電路處理正弦波的上升（正）部分，而另一個則處理下降（負）部分。其中一個電路工作時，另一個則被關(guān)閉。

一個電路如果要同時處理可變信號的兩個部分，那么它的性能會很低。因此重新設(shè)計了芯片中用于實現(xiàn)“異或”和“與非”操作基本邏輯門單元，這樣它們在處理交流輸入的正或負部分時性能會達到最優(yōu)。一個半導體開關(guān)根據(jù)需要開合串連電路。

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(tǒng)芯片的一半左右。使用采取微電路（一個0.13微米的CMOS電路可以進行32位處理）技術(shù)制造的晶體管后，實驗測試系統(tǒng)的尺寸僅為0.02平方毫米，這大概是一個沙粒的大小。

采用粉末燒結(jié)技術(shù)，制造天線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(jié)成天線。

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

當給原型系統(tǒng)加以外部交流電后，它的表現(xiàn)達到了開發(fā)團隊的期望。“我們認為已經(jīng)從理論上證實了交流供電智能標簽這一概念的正確性，” Weber總結(jié)說。“這就意味著可以實現(xiàn)1美分的RFID標簽。”他預(yù)計三年內(nèi)就可以實現(xiàn)完全可用的設(shè)備，而市場導入期將會在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(guī)模制造以及采用新的制造技術(shù)）。

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

如果在未來數(shù)年內(nèi)，智能標簽確實被應(yīng)用到大部分消費品上，商店的�？�——小偷會發(fā)現(xiàn)他們的運氣越來越差。假如RFID標簽讀取器找不到籃子中貨物的合適的付帳帳戶，它只要關(guān)閉商店的自動門就可以阻止這個壞蛋出去了。