Durch das Forschungs- und Entwicklungsprojekt „LoCostix“ von NXP Semiconductors gemeinsam mit anderen Unternehmen sowie Universitäten ist der breite Einsatz von elektronischen Etiketten zur Kennzeichnung von Produkten – sogenannten Smart-Label – in greifbare Nähe gerückt. Smart-Label gelten als Nachfolgetechnologie der Warenkennzeichnung durch Barcodes und ermöglichen dem Einzelhandel ein intelligentes Regalmanagement, eine automatische Inventur und eine intelligente Lagerhaltung. Bislang bremsten zu hohe Produktionskosten die Einführung der neuen Technologie. Doch dieses Hindernis ist laut einer Zwischenbilanz des vor 2 Jahren begonnenen LoCostix-Projekts behoben: Bei entsprechender Label-Stückzahl können die Produktionskosten auf deutlich unter 10 Cent gesenkt werden. Die Grundlagen hierfür bilden eine neue NXP Speichertechnologie in der Chipproduktion, der daraus resultierende RFID Chip UCODE und ein verbessertes Chip-Montageverfahren.

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt mit dem Namen „LoCostix – Low-Cost Smart-Labels für Logistische Prozesse im Einzelhandel“ zielt auf die Entwicklung preiswerter Smart-Label-Technik, um eine schnelle und berührungslose Identifikation von Waren und eine automatisierte Überwachung von Warenbeständen zu ermöglichen. 5,3 Mio. € stehen dem 2006 begonnenen Forschungsprojekt dafür zur Verfügung, an dem sich neben NXP Semiconductors, SAP, manroland, PDS, DM-Markt sowie die Technische Universität Chemnitz (pmTUC) und die Universität Karlsruhe (TECO) beteiligen. Die noch bis Oktober 2008 dauernde Forschungsinitiative umfasst das Chip- und Protokoll-Design, Techniken der Massenproduktion und der Label-Applikation sowie die Softwareverarbeitung der Daten.

Die bisherigen Forschungsergebnisse zeigen, dass die Herstellungskosten von Smart-Labels stark gesenkt werden können. Mit der Entwicklung der neuen Speichertechnologie in der Chip-Produktion, die in dem UCODE Chip implementiert wurde, und durch die Verbesserung des Montageprozesses der Chips im Druckverfahren, lieferte NXP einen maßgeblichen Beitrag für diesen Erfolg. Durch den Einsatz eines neuen Speicherbausteins, der zwischen den Bereichen Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM) und Multiple Time Programming (MTP) angesiedelt wird, ist es NXP gelungen, die Anzahl der Masken in der Chip-Herstellung zu verringern. Dies ermöglicht ein schnelleres Herstellungsverfahren und somit eine kostengünstigere Chip-Produktion.

Ein weiterer Schwerpunkt des LoCostix Projekts gilt der Forschung nach einem geeigneten Druckverfahren zum Aufbringen der Smart Labels auf den Waren. Dabei konnte der Nachweis erbracht werden, dass die zur Datenübertragung benötigten 968 MHz UHF-Antennen bereits in Form von leitfähiger Farbe direkt auf Einzelverpackungen aufgedruckt werden können. Ökonomische Studien von manroland zeigen, dass diese Applikationsmethode zu gesteigerter Wirtschaftlichkeit von Smart-Labeln führt, wobei die jeweiligen Losgrößen, die Verpackungsart und das Verpackungsmaterial bei der Kalkulation Berücksichtigung finden müssen. „Smart-Label-Preise von unter 10Cent sind mithilfe einer geeigneten Technik zur Anbringung der Label durchaus realisierbar“, bestätigt Thomas Walther, Leiter Neue Technologie bei manroland. „Die erhöhte Wirtschaftlichkeit des Direktdrucks von Antennen ergibt sich durch geringere Arbeitsschritte bei der Smart-Label-Herstellung sowie den Wegfall des Zwischenträgers aufgrund des direkten Aufdruckens der Antenne auf das Verpackungsmaterial.“

Die RFID-Chips müssen weiterhin maschinell aufgesetzt werden, ohne dass die Komponenten dabei beschädigt werden. NXP leistete auch hierfür einen wichtigen Forschungsbeitrag. Um eine behutsame maschinelle Montage des UCODE-Chips zu ermöglichen, hat NXP Zwischenträger aus Metall (Flip Chip Package, FCP2.3) oder Polymer (Flip Chip Strap, FCS2) entwickelt, auf welchen die RFID-Chips vormontiert werden. Diese so genannten Straps ermöglichen im Anschluss an das Aufdrucken der Antenne die punktgenaue maschinelle Anbringung der Chips in der Druckerei. „Die Applikation der Chips wird durch ihre Vormontage auf Straps auch für Nicht-Halbleiterspezialisten möglich. Dies wiederum verringert die Gesamtproduktionskosten der Smart-Label“, erläutert Georg Menges, Director Governmental Relations & Projects bei NXP Semiconductors in Hamburg.

Neben den genannten Anwendungen, können Smart-Label im Einzelhandel für eine automatische Preisauszeichnung und Haltbarkeitsdatenüberprüfung genutzt werden. Zudem tragen sie zur Erschwerung von Ladendiebstählen bei, da die elektronische Artikelsicherung bei Entwendung sofort ein Signal an den Ladenbesitzer sendet.

„Die in dieser Forschungsgruppe gewonnenen Erkenntnisse über die Produktion von Smart-Label zeigen deutlich, dass kostengünstige elektronische Etiketten zur Warenkennzeichnung und -sicherung in Zukunft möglich sein werden“, beurteilt Georg Menges die neuen Entwicklungen im RFID-Sektor. „Elektronischen Etiketten haben sich bereits für die Kennzeichnung von ganzen Paletten und auch Kartons bzw. Kisten mit Ware etabliert und werden jetzt auch verstärkt für die Identifizierung von Einzelverpackungen, z.B. im kürzlich eröffneten „Future Store“ der Fa. METRO eingesetzt. Das Projekt LoCostix hat für NXP maßgebend dazu beigetragen, diesen Schritt auch auf breiter Ebene zu ermöglichen.“

Über NXP Semiconductors
NXP ist ein Top 10 Halbleiterunternehmen, das vor mehr als 50 Jahren von Philips gegründet wurde. Der Hauptsitz liegt in Europa, 37.000 Mitarbeiter in mehr als 20 Ländern auf der ganzen Welt arbeiten für das Unternehmen. NXP entwickelt Halbleiter, Systemlösungen und Software, die Sinneseindrücke ermöglichen in Mobiltelefonen, Personal Media Playern, Fernsehern, Set-Top Boxen, Identifikationsanwendungen, Autos und einer breiten Palette an weiteren elektronischen Geräten.

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