工业和信息化部主管 中国电子报社主办
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半导体

智能卡创新引领 技术跨越

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从电信卡、二代身份证再到社保卡、金融卡、移动支付卡,智能卡作为我国IC产品的第二大类市场,不仅使得多家本土IC设计企业在此异军突起,同时由于本土企业敏锐捕捉需求变化,注重自主创新,推动技术进步,竞争实力不断提升,从而在未来的金融IC卡等智能卡战场中仍将扮演重要角色。

应用驱动 技术升级


智能卡技术的演进与应用市场的需求是分不开的,随着金卡工程建设的不断深入发展,智能卡已经广泛应用于银行、电信、交通、公共安全等社会各领域,并得到快速的发展。


而智能卡应用的深化与技术的演变也相辅相成。根据智能卡芯片种类的不同,可将智能卡分为存储卡、逻辑加密卡与CPU卡三类。由于CPU卡比逻辑加密卡、存储卡具有更高的安全性,更容易将多种应用功能集成在一起,因此目前绝大多数政府主导的智能卡应用都采用CPU卡,如城市一卡通、社保卡、金融IC卡等。按数据传输形式的不同,可将智能卡分为接触式IC卡、非接触式IC卡与双界面卡三类。目前很多应用领域都开始采用双界面卡,如金融IC卡、城市一卡通、居民健康卡等,因此双界面卡在整体市场中的比重持续上升。国内智能卡企业大都是从电话卡产品起步,及时切入电信智能卡、二代身份证、社保卡等应用,通过前期技术的积累和综合提升,实现从材料、芯片、封装以及自主算法的自主开发,在市场上大有斩获。


“近十年来,我国的智能卡IC设计企业在技术创新方面取得了很多成就和突破。以大唐微电子为例,从2001年推出的基于Flash技术的电信智能卡芯片在全球首家实现规模商用后,又陆续在支持超级号簿短信群发的智能卡芯片、国内自主知识产权的二代身份证芯片、社保卡芯片等新产品、新技术上取得突破。国内智能卡IC设计企业在芯片设计、验证、制造、封装、测试等流程上积累了丰富的经验,产品可靠性和安全性得到不断优化,产品功能、性能显著提升,竞争力不断增强。”大唐微电子技术有限公司总经理王鹏飞指出。


随着中国本土集成电路设计企业的迅速成长,智能卡芯片市场已经摆脱了原来严重依赖国外半导体厂商的局面,有些国内厂商已经可以设计、生产具有与国外产品相同功能的智能卡芯片,而一些国外芯片企业也因为成本和盈利因素放弃了部分领域智能卡芯片的开发。


由于CPU卡不仅具有数据存储功能,同时具有命令处理和数据安全保护等功能,CPU卡将成为未来发展主流。目前32位CPU卡一般采用国外的CPU核,虽然国外的CPU核具备低功耗、处理效率高的特点以及完整的技术服务支撑体系,但会带来芯片产品成本的提高和授权使用的受限性。王鹏飞指出,“随着32位CPU在JAVA电信卡、金融JAVA卡等产品的广泛应用,国产自主32位CPU将会有较好的发展前景。”


保障安全 用芯守护


在近几年兴起的金融IC卡和移动支付市场中,国内智能卡企业也在谋而后动,实现新的技术突破,未来几年的主战场将主要是金融IC卡市场。一张金融IC卡可将信息存储、加解密、身份识别、鉴权、支付等功能融合到一起,并需要满足“高安全、双界面、支持JAVA”三大要求,特别对安全性要求很高。为保障金融IC卡的安全,需要从芯片产品本身的安全性(即抗攻击能力)、COS的安全性以及研发与生产环境的安全性三方面考虑,对封装、制造、测试环节也提出了新要求。


芯片攻击手段主要分为三类:非侵入式攻击、半侵入式攻击、侵入式攻击。每一类攻击包含多种攻击手段,针对不同的攻击手段,需采取不同防护措施。由于攻击手段不断出现,这就需要不断研究,因此抗攻击能力积累是个循序渐进的工程。这不仅要求在物理安全、安全IP、系统安全方面提高芯片安全设计能力,也要求材料、制造厂商共同努力来推进。


此外,在安全资质上,欧洲与中国还没有实现互认,需要国内尽快建立安全检测标准和体系。目前银联和银行卡检测中心在安全芯片检测方面正在加大力度,配合国内金融IC卡迁移提供专业测试和评价服务。同时,国密办正在推动国密算法应用于金融领域。而搭载国密算法的双算法卡片是我国银行卡在安全方面的重要特征,因此国内芯片企业在国密算法这方面有政策和先行的优势。“目前智能卡产业界也在关注金融IC卡的发展,在这千亿元级的产业中,希望政府能给国产芯片采取一些扶持的政策和手段,创造有利条件,国产芯片进入金融IC卡市场可以采取先行业应用、区域试点再到全面采用的路径。”王鹏飞指出。


在金融IC卡领域,大唐微电子早在2008年就启动了金融芯片国际CC
EAL4+和EMVCO认证,相关产品在2011年已通过国际权威安全认证实验室的预测试。这表明在芯片安全领域,大唐微电子的金融卡芯片已基本达到国际同等安全技术水平,也为国内同行了解金融芯片安全设计与防护提供了借鉴依据,利于提升芯片安全防护水平和认证检测手段。


在移动支付方面,最根本的还是支付安全问题,这是移动支付未来的根本保障,也是未来各移动支付企业竞争的焦点。目前,各种移动支付方案层出不穷,需要智能卡企业提供整体解决方案,比拼的是芯片、天线、封装等综合实力。从芯片来看,移动支付芯片还需要在高性能、低功耗方面进一步提升。


倡导合作 全面提升


如今中国智能卡芯片市场已经形成了中外两种竞争格局,其中国外企业以NXP、三星、意法、英飞凌等为代表,国内则以大唐微电子、华虹、复旦微电子、中电华大、同方微电子等为代表。在智能卡模块封装环节则有中电、上海伊诺尔、山东山铝、上海长丰等知名企业,国内的智能卡产业已经形成设计、制造、模块封装、智能卡制作开发的完整产业链。


因此,智能卡企业不是“一个人在战斗”,要在市场上屡有斩获,除了在芯片技术上不断进步之外,在产能、供货周期、成本控制等方面保持优势也是竞争的关键环节。IC卡企业不能一味扩大自身产能,而是需要在芯片、模块、条带、封装、工艺、天线、生产加工等产品供应链的多环节加强合作,提高资源整合能力。此外,客户不再只要求卡商完成制卡,而是需要提供从卡、发行、管理甚至POS的整体解决方案,谁能够为客户完整方便地解决问题,谁就会在竞争中占据优势,因此智能卡企业也需要从个性化服务、多行业渗透、整体解决方案提供入手,提升竞争力。


保证产能供应是竞争的关键一环,同时在芯片安全保障上也需要加强与代工厂的紧密合作。因此,智能卡企业需及时跟进代工厂的最新工艺与IP,结合产品功能性能需求,进行针对性、差异性设计,实现产品的差异化。王鹏飞表示,自成立以来,大唐微电子与国内主要的foundry厂如中芯国际、华虹NEC、上海先进等都建立了长期而紧密的合作关系。国内IC设计企业的发展在相当程度上也促进和支持了foundry厂及掩膜版制作等上游产业链的发展。目前,大唐微电子的流片工艺也从最初的350nm发展到现在的90nm~130nm。但王鹏飞也坦言,相对国外厂商,国内厂商还有一定的差距。如NXP有自己的工厂,工艺上也比国内智能卡主流工艺高,国内Foundry企业需要进一步提升工艺水平和设计服务水平。


智能卡市场是一个成熟的市场,竞争异常激烈。虽然国内IC的发展也有部分原因是在政策型市场如二代身份证市场上有先天的优势,但SIM卡、门禁卡、公交卡等市场是开放的,国外大厂如NXP、英飞凌、三星等实力比较强劲,同台竞技比拼的是价格、质量、技术成熟度、本土服务等综合实力。从目前来看,国内智能卡IC设计企业在国家政策和政府支持下,经过长期的技术努力和积累,可以说在芯片安全设计、防攻击等技术方面正在逐步缩短与国际先进芯片设计企业之间的差距。王鹏飞最后指出:“国内IC设计企业未来仍需在金融IC卡所需要的高安全、非接触式高速稳定通信等技术方面持续改进。此外,还需要在芯片设计、制造、模块条带设计制造、模块生产、卡片生产环节上有所创新,这样才能积极应对未来市场的挑战。”


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图为采用IC芯片的社保卡


 



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