智能芯片强化台湾“政府”电子认证的数据完整性与使用者经验

　　当台湾"政府"发行的电子认证文件采用传统安全接触式智能卡技术，许多新的应用己实行整合接触式智能卡及无线射频认证技术的双接口或非接触式智能IC。
　
　　顾名思义，接触式智慧卡须实际将卡片阅读机及智慧卡8接脚的接触面相互接触，以取得处理电源及系统间的沟通，而非接触式智慧卡可经由无线射频讯号取得处理电源及系统间的沟通。为设计现有的安全电子护照，许多智能IC厂商在其现有的接触式智慧IC中增加无线射频模拟前端AFE电路，AFE同时为智能IC的电源来源及使用ISO/IEC 14443协议之无线射频卡片阅读机的沟通接口。因此现今的非接触式智能IC，例如电子护照，皆基于旧式的技术架构，其被动电源管理及无线射频传递速度皆未达原始设计的要求。　

　　第一代的台湾"政府"电子认证应用采用传统智慧IC架构，其书写及读取信息速度非常慢，且电源管理及讯息传递的无线射频连结并非最佳的状态，因而对认证制造的产量与质量，及读取的效能皆产生负面的影响。相较之下，针对电子护照及其它电子"政府"认证计划而设计的全新非接触式无线射频芯片技术具有多项优势。此项新的技术将结合最新的微控制器及无线射频优势并具有超低功耗、快速内存及高安全性等特点。因此，新一代的智慧IC将会有更快的数据书写及传输读取时间，以缩短文件发行及个人化的时间，同时符合最新的安全性需求并促进未来台湾"政府"认证的新应用。

　　EEPROM及闪存皆为广泛使用但功能有限

　　目前台湾"政府"发行的电子认证文件中主要的内存技术为电气可擦拭可规化式只读存储器(EEPROM)，而因内存型态有限，因此其效能及功能皆有限。闪存为EEPROM的变化体，可依内存的区块单位而非位单位去除及重新编程。

　　如同FRAM，EEPROM及闪存皆为非挥发性内存的技术，即关掉电源后数据不会被移除。而与FRAM不同，EEPROM及闪存采用浮动式的闸极组件储存设计法，以氧化绝缘体将电子带到多晶硅浮动式的闸极组件。为稳定制造及储存数据，须有较多的氧化物 (80-100A) 及10-14伏特的高压以嵌入电闸，　此外，须加上高价、高耗电、且需要较大面积的电路，如晶体管及电荷帮浦以于IC上制造高电压。在传统的接触式智慧卡架构电源是经由硬式线圈接触稳定的供应。而被动式非接触式智慧IC的电源较为微弱，且经由无线射频讯号产生。采用浮动闸极组件的EEPROM及闪存技术的被动式非接触式IC有较长的传输时间已写入数据。在支持被动式无线射频技术的有限电量时，具有较高电源效率的内存技术可缩短传输时间。
　
　　另一项所有高电压传统晶体管的限制为不易达到较小的芯片制程技术，也称为制程节点。制造IC的动力是最小化，而缩短制程节点可产生更快的运算法并降低耗电量。EEPROM及闪存需要特殊设计的高电压晶体管，故难以缩小尺寸，且无法采用较小的芯片制程技术。　

　　利用浮动式的闸极组件将数据写入EEPROM及闪存的程序编写法，会限制智慧IC书写循环的极限。未来台湾"政府"认证应用会配合业界的数据书写，而需要超出EEPROM及闪存的支持极限的大量书写循环。　

　　谈及数据安全性，EEPROM及闪存易于被侵入。EEPROM的弱点之一为其静止模式 (浮动式的闸极组件无电源流入或流出)，在此状态可使用微测仪扫描内存的浮动式闸极组件。若有人实际接近，更可测量出电场并判断数据储存的位置，进而透露具敏感性的数据、加密金钥、特权及存取的权力。　

　　进阶的FRAM: 台湾"政府"认证的特性及优点

　　FRAM为一非挥发性的内存，如EEPROM，然而其仅有此一相似点。　FRAM使用微小的铁晶体管并且整合于电容。虽然ferro代表铁，但 FRAM并未包含铁，因此铁晶体管不具电场传导性，因此不具磁铁的相斥性。FRAM与EEPROM及闪存复杂的闸极组件储存方式不同，是经由铁晶体管自发性的稳定双极储存，实际上，铁晶体管中的双极原子皆有正极或负极。(请参阅图1)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1、铁晶体管中的双极原子皆有正极或负极

　　如图2所标示，FRAM的记忆格包含由电路板线及位线连接的铁电电容。在铁晶体管中的双极形成电容材料可经由外部电压跨越任一条线加以设定或逆转。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图2、FRAM的记忆格包含由电路板线及位线连接的铁电电容

　　为存取已储存于FRAM记忆格中的数据，电路板在线设有低电压，若电压造成电容中的双极轻弹，则位在线将大量释放感应电荷(Q)，如图3所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图3、电压造成电容中的双极轻弹，位在线将大量释放感应电荷

　　当电路板在线具有低电压，而双极的方向不变，位在线将产生小量的感应电荷(Q)，如图4所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图4、位在线将产生小量的感应电荷