Smart Card芯片技术发展新趋势

今日芯片卡的发展重点，已从基础的电子电机技术，转移到更高层次的流程整合、业务统合，如果让一张芯片卡的价值效益最大化？如何让一张芯片卡达到最广遍的通行适用？如何减少每个人身上的芯片卡数目，这些就成了新一波的课题，本文以下将针对EE层面的新发展、新趋势进行更多的了解与说明。

所以，今日芯片卡的发展重点，已从基础的电子电机技术，转移到更高层次的流程整合、业务统合，如果让一张芯片卡的价值效益最大化？如何让一张芯片卡达到最广遍的通行适用？如何减少每个人身上的芯片卡数目，这些就成了新一波的课题，不过这样的课题已不是电子工程（Electronic Engineering；EE）层面，而是信息技术（Information Technology；IT）层面，甚至是商务（Business；Biz）层面，包括数据库的连通、异业结盟的格式转换、交易查核的互通、活动方案、营运模式、拆帐等等。

纵然如此，但最基础的EE层面依然有其持续性的进步与强化，因此，本文以下将针对EE层面的新发展、新趋势进行更多的了解与说明。

双界面化的发展

事实上早在多年前即有双接口（Dual Interface）的芯片卡，然而近年来双接口的芯片卡有逐渐转热的趋势，此中的代表即是荷兰Philips（今日为NXP）与日本Sony所合力推行的NFC（Near Field Communication）。

NFC主要是期望让既有的GSM手机的SIM卡（也包含之后的CDMA的RUIM卡与UMTS的USIM卡）能再具备一个近接感应接口，如此SIM卡将不仅只用于原有电信营运上的身份辨识、计费，也可以用于更多的服务上，特别是当成电子钱包、电子车票来运用。除此之外，NFC也可用于加密金钥（Key）的暂存、暂携、传递交换，完成其它无线通讯装置（如WiFi、Bluetooth等）的金钥配发、布署。

同样的，日本Renesas也从既有接触式的AE-4系列芯片卡中，衍生发展出双接口版的Dualway系列，Dualway系列一方面在接触接口上合乎 ISO 7816的规范，另一方面在非接触的感应上也合乎ISO 14443B的规范，同时也合乎FeliCa（Sony所研创）的技术规范。



图说：内含64KB记忆容量的USIM卡，USIM主要是供3G（UMTS）手机及服务而用。

值得注意的是，双接口的芯片卡虽没有太高的技术门坎，但从各种角度看，NFC都将成为未来双接口芯片卡的主流标准，一是NFC可兼容过往绝大多数的非接触式芯片卡，另一则是NFC的技术标准与实现作法已愈来愈清晰，包括记录格式、交换格式、加密传输方式等都已完成定义，甚至连加密芯片与NFC间的接口也都完成定义，即S2C（SigIn-SigOut-Connection）接口，且除了NFC之外，也未见其它有力的双接口标准规范。

当然，NFC在规范定义上，也提供了类似今日USB随身碟的档案传输应用，只不过NFC卡是用无线感应传输，USB随身碟是以USB端口的接触式接口进行传输。然而NFC不会成为无线感应式的USB随身碟，原因在于内存类型，NFC内所用的内存为EEPROM，USB随身碟则为NAND Flash，两者在密度与存取特性上有着许多的不同，EEPROM适合小资料量的修改、存取，相对的NAND Flash是以较大的区块数据进行存取。

不过，由于NFC的应用型态多半是附着于手持装置内，如手机、PDA等，若手机、PDA等装置本身就内建大量的Flash Memory，或者可连接其它的记忆卡等，如此NFC一样有机会进行感应式档案传输，然而NFC目前的传输率远不及USB（424kbps对 12Mbps/480Mbps），所以仍只适合小量传输。



图说：许多精简型计算机（Thin Client）都已内建智能卡的卡片阅读机（卡片／芯片存取器），图为美国升阳计算机（Sun Microsystems）公司的精简型计算机：Sun Ray 2，该机上端的垂直缝隙即是芯片卡的入卡处。（资料来源：Sun.com）

更贴近产业需求

更贴近各类产业的需求也是芯片卡的持续性趋势，例如在政府、国防等机构单位需要的是更高安全度的芯片卡，如此芯片业者便会积极通过各种安全验证，例如 CC（Common Criteria）认证的EAL4+、EAL5层级等（EAL1-7，数字愈高安全性愈高）。

或者在大众交通运输上，由于进出车站人数相当多，为了加速通关，芯片卡的感应速度必须更快，一般而言的感应程序需0.3秒，而Sony的FeliCa为了更适合电子车票的用途，在感应速度上有特别的专精强化，只需要0.1秒即可完成感应，以此来加速通关。

另外，在手持运用的设计上，期望能够用更省电的芯片卡，如此才能为手持装置保留更多的用电，对此通常会在芯片内再进行工作电压与频率的转换、调节，并且支持省电模式。或者在一些容易让外力压挤的环境上，业者也会使用更具强韧性的芯片封装技术，使芯片具有一定的外力抗受性，让芯片更加耐用，此外也会有过电压侦测与保护、过热感测与保护等。



图说：Java Card、MULTOS等都在芯片卡上执行其虚拟机器（Virtual Machine），以虚拟机器的作法让卡片上的应用程序具备可移植性、移植性、交换性，图为Java Card技术架构图。

类似的，接触式芯片也在强化静电抗受性，让使用者即便用手指接触芯片接脚，也不会使芯片受静电破坏。或者是一些消耗性的芯片卡（如：电话卡），则是力求价格低廉。

此外，业者也能提供各种封装（或供货方式），以尽可能满足各种芯片卡应用的需求，例如Infineon即有MCC2、MCC8、MFCC1、M8.4等各种封装，其中M8.4即是针对双接口需求而设计的封装。或如Renesas提供晶圆（Wafer）供货或胶带式（Chip On Tape；COT）供货，晶圆供货可以让用户再行整合、封装等运用，胶带式也适合再进行其它的嵌入式设计。



图说：德国英非凌（Infineon）的智慧卡：SLE 88CFX4003P，该智能卡是针对高阶防护应用需求而设计，内部具有400KB的EEPROM、168KB的ROM、以及16KB的RAM等，此外还有32位的处理器、快取机制、内存管理机制等。（资料来源：Infineon.com）