常用智能IC卡芯片類型

今天的半導體技術使通過減少結構在相同大小的硅片上封裝越來越多的功能成爲可能。這就在不增加芯片面積的同時擴大了芯片卡的存儲容量和處理能力。

一般IC卡所使用的主要芯片分爲通用芯片和專用芯片兩大類。所謂通用芯片，就是普通的集成電路芯片，如美國ATMEL公司的AT24C01兩線串行鏈接協議存儲芯片。其出廠時就有兩種供貨形式，一是封裝成集成電路直接提供給最終用戶使用，二是以裸芯片的形式提供給IC卡生產廠商封裝成IC卡。裸芯片幾乎沒有安全性設計，也不完全符合目前IC卡的國際標準，但因其開發使用簡單、價格便宜，比較適合於初期的對安全性要求不高的IC卡應用。所謂專用芯片，就是專爲IC卡而設計、製造的芯片，如荷蘭Philips公司的PCB2032/2042芯片。這種芯片符合目前IC卡的ISO國際標準、具有較高的安全性。本節主要介紹以上芯片所採用的技術種類，各種常用智能卡芯片的有關技術將在其它章節中詳細介紹。

一般IC卡所使用的主要芯片分爲兩大類:存儲器芯片和微控制器芯片。存儲器卡使用存儲器芯片作爲卡芯,智能卡使用微控制器芯片作爲卡芯。

IC卡經常使用的存儲器芯片種類及特性見表1。



IC卡經常使用的微控制器芯片種類及特性見表2。



IC卡使用的IC芯片以帶有安全邏輯的存儲器芯片和帶有加密運算的微控制器芯片最爲普遍，兩種芯片的典型邏輯結構見下圖。



帶有安全邏輯的IC卡用存儲器芯片

考慮到IC卡和計算機緊密相關性及低電壓技術用於IC卡上的可靠性等問題,目前市場上推出的IC卡用芯片還沒有低電壓芯片。但由於低電壓、低功耗芯片非常適合於IC卡應用,隨着半導體技術的發展和IC卡應用領域的逐步擴大,低電壓芯片必將成爲用於IC卡的主要芯片。例如,美國Motorola公司就將開發工作電壓可小於2V的IC用芯片。

由於IC卡應用要求具有較高的安全性,用於IC卡的芯片比普通芯片在安全方面的考慮較多。例如,防止用掃描高頻電子顯微鏡對存儲器進行讀取,防止測試功能的再激活等。此外用於IC卡的芯片還具有較高的抗干擾能力。

目前已有少數國際上較有影響的IC芯片製造商致力於IC卡用芯片的製造,主要公司有: TI(美國)、Atmel(美國)、Catalyst(美國)、Motorola(美國)、NEC(日本)、Oki(日本)、Toshiba(日本)、Hitachi(日本)、Philips(荷蘭)、Siemens(德國)、SGS(法國)等。

一、 Siemens公司提供的IC卡芯片

Siemens公司是世界範圍內的IC卡用芯片主要供應商之一。Siemens公司的方針政策就是爲卡製造商提供大範圍的IC卡用芯片以覆蓋所有IC卡的應用領域。IC卡帶有特殊的控制和安全邏輯,主要用作電子貨幣,如預付卡、用戶卡。此外,進出控制系統和健康保險卡也使用此類IC卡用芯片。Siemens公司提供的主要芯片有SLE4404、SLE4406、SLE4418、SLE4428、SLE4432/4442、SLE4436等。

PSC可編程安全碼(Programmable Security Code)智能卡則轉向於多功能的應用。智能卡用芯片上一般含有～8位微控制器,並帶有相應的安全邏輯和EEPROM等,有的芯片上還有數學運算協處理器,用以處理一些較爲複雜的加密/解密運算(例如RSA)。在這方面,Siemens公司提供的主要芯片有SLE44C10、SLE44C40、SLE44C80、SLE44C200等。另外,Simens公司還以SMD封裝形式提供獨立式的加密協處理器SLE44CP2。

DES數據加密標準(Data Encryption Standard)
DSA數字簽名算法(Digital Signature Algorithm)
PIN個人標識碼(Personal Identification Number)
POS銷售點設備(Point Of Sale)
RSA以此三人名字命名的算法(Rivest,Shamir,Adleman)

二、 Atmel公司提供的IC卡芯片

美國Atmel公司是IC卡用芯片的主要生產廠家之一,其所提供的IC卡用芯片種類較多,功能較豐富,下面對其提供的簡單存儲芯片和加密存儲芯片作一簡單介紹。

1. 簡單存儲芯片
· AT24C01A/02/04/08/16:兩線聯接1K/2K/4K/8K/16K位串行EEPROM;
· AT93C46/56/57/66:三線聯接1K/2K/4K位串行EEPROM。
2. 加密存儲芯片
· AT88SC101:帶加密邏輯的1K位串行EEPROM(1個應用區域);
· AT88SC102:帶加密邏輯的1K位串行EEPROM(2個應用區域);
· AT88SC200:帶加密邏輯的2K位串行EEPROM(專用)。

三、 Motorola公司提供的IC卡芯片

Motorola是世界上提供無線電通信、半導體器件、高檔電子設備及服務的主要廠商之一。Motorola公司的銷售、服務和生產機構遍佈世界各地。它所提供的帶CPU的IC卡用芯片在許多領域有着廣泛的應用。M68HC05SC系列單片微控制器(MCU)是專門設計用於IC卡和嵌入式控制應用的。它的基於工業標準的M68HC05低功耗HCMOS內核,提供了強有力的指令集。在IC卡這一概念剛剛問世之時,Motorola公司就成了IC卡用芯片供應商的先驅。Motorola公司於1977年第一次提供支持IC卡的芯片(兩處解決方案),並於1979年首次提出單晶片解決方案。該系列產品具有較高的安全特性,目前已有較廣泛應用,例如GSM、付費電視、銀行。M68HC05線路設計符合ISO7816標準,同時也符合GSM SIM11.10和1.11規範。該系列中的三個成員(SC21、7、1)可以滿足GSM的需要。基於對以上產品開發的支持,Motorola提供相關的軟硬件開發手段。

該系列主要技術指標爲:

· HCMOS技術,全靜態操作。
· 8位結構,基於M68HC05內核。
· 5M Hz外部時鐘頻率時,內部時鐘頻率爲2.5M。
· 4M外部時鐘頻率時,內部時鐘頻率爲4M。(在SC21、24、26、27、28上可選)
· 5根雙向I/O線。
· 外部可中斷屏蔽中斷。
· 8位×8位無符號乘法指令。
· 存儲器映像式I/O。
· 安全特性。
· 上電檢測。
· 節電STOP和WAIT工作方式。
· 鍵接點平面符合ISO7816-2標準。
· 真位管理功能。

四、 Philips公司提供的IC卡芯片

Philips公司是世界上著名的芯片製造商,所提供的非接觸型IC卡用芯片、帶加密功能的IC卡用微控制器芯片在世界上有廣泛的應用。下面對其作一簡單介紹:

· Philips PCB 2032/2042:帶有保護功能和可編程安全碼的256字節EEPROM。
· 接口電路PCF 7930 CP/25:可編程標識脈衝轉發器(Programmable Identification Transponder)。
· PCF 7960:儲蓄卡IC芯片。
· 基站IC:用於和Philips轉發器之間進行交互通訊。
· 83C852:8位安全微控制器(帶加密運算協處理器)。