智能IC卡芯片類型

文章出處：http://energyglass.cn 作者：興邦科技 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2008年05月04日

今天的半導(dǎo)體技術(shù)使通過減少結(jié)構(gòu)在相同大小的硅片上封裝越來越多的功能成為可能。這就在不增加芯片面積的同時(shí)擴(kuò)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為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(xié)議存儲芯片。其出廠時(shí)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(chǎn)廠商封裝成IC卡。裸芯片幾乎沒有安全性設(shè)計(jì)，也不完全符合目前IC卡的國際標(biāo)準(zhǔn)，但因其開發(fā)使用簡單、價(jià)格便宜，比較適合于初期的對安全性要求不高的IC卡應(yīng)用。所謂專用芯片，就是專為IC卡而設(shè)計(jì)、制造的芯片，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(biāo)準(zhǔn)、具有較高的安全性。本節(jié)主要介紹以上芯片所采用的技術(shù)種類，各種常用智能卡芯片的有關(guān)技術(shù)將在其它章節(jié)中詳細(xì)介紹。

一般IC卡所使用的主要芯片分為兩大類:存儲器芯片和微控制器芯片。存儲器卡使用存儲器芯片作為卡芯,智能卡使用微控制器芯片作為卡芯。

IC卡經(jīng)常使用的存儲器芯片種類及特性見表1。

IC卡經(jīng)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(yùn)算的微控制器芯片最為普遍，兩種芯片的典型邏輯結(jié)構(gòu)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(jì)算機(jī)緊密相關(guān)性及低電壓技術(shù)用于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。但由于低電壓、低功耗芯片非常適合于IC卡應(yīng)用,隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和IC卡應(yīng)用領(lǐng)域的逐步擴(kuò)大,低電壓芯片必將成為用于IC卡的主要芯片。例如,美國Motorola公司就將開發(fā)工作電壓可小于2V的IC用芯片。

由于IC卡應(yīng)用要求具有較高的安全性,用于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(jìn)行讀取,防止測試功能的再激活等。此外用于IC卡的芯片還具有較高的抗干擾能力。

目前已有少數(shù)國際上較有影響的IC芯片制造商致力于IC卡用芯片的制造,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公司是世界范圍內(nèi)的IC卡用芯片主要供應(yīng)商之一。Siemens公司的方針政策就是為卡制造商提供大范圍的IC卡用芯片以覆蓋所有IC卡的應(yīng)用領(lǐng)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(yù)付卡、用戶卡。此外,進(jìn)出控制系統(tǒng)和健康保險(xiǎn)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(zhuǎn)向于多功能的應(yīng)用。智能卡用芯片上一般含有～8位微控制器,并帶有相應(yīng)的安全邏輯和EEPROM等,有的芯片上還有數(shù)學(xué)運(yùn)算協(xié)處理器,用以處理一些較為復(fù)雜的加密/解密運(yùn)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(dú)立式的加密協(xié)處理器SLE44CP2。

DES數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(Data Encryption Standard)
DSA數(shù)字簽名算法(Digital Signature Algorithm)
PIN個(gè)人標(biāo)識碼(Personal Identification Number)
POS銷售點(diǎn)設(shè)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(chǎn)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(lián)接1K/2K/4K/8K/16K位串行EEPROM;
· AT93C46/56/57/66:三線聯(lián)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(gè)應(yīng)用區(qū)域);
· AT88SC102:帶加密邏輯的1K位串行EEPROM(2個(gè)應(yīng)用區(qū)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(dǎo)體器件、高檔電子設(shè)備及服務(wù)的主要廠商之一。Motorola公司的銷售、服務(wù)和生產(chǎn)機(jī)構(gòu)遍布世界各地。它所提供的帶CPU的IC卡用芯片在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。M68HC05SC系列單片微控制器(MCU)是專門設(shè)計(jì)用于IC卡和嵌入式控制應(yīng)用的。它的基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的M68HC05低功耗HCMOS內(nèi)核,提供了強(qiáng)有力的指令集。在IC卡這一概念剛剛問世之時(shí),Motorola公司就成了IC卡用芯片供應(yīng)商的先驅(qū)。Motorola公司于1977年第一次提供支持IC卡的芯片(兩處解決方案),并于1979年首次提出單晶片解決方案。該系列產(chǎn)品具有較高的安全特性,目前已有較廣泛應(yīng)用,例如GSM、付費(fèi)電視、銀行。M68HC05線路設(shè)計(jì)符合ISO7816標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)也符合GSM SIM11.10和1.11規(guī)范。該系列中的三個(gè)成員(SC21、7、1)可以滿足GSM的需要?；趯σ陨袭a(chǎn)品開發(fā)的支持,Motorola提供相關(guān)的軟硬件開發(fā)手段。

該系列主要技術(shù)指標(biāo)為:

· HCMOS技術(shù),全靜態(tài)操作。
· 8位結(jié)構(gòu),基于M68HC05內(nèi)核。
· 5M Hz外部時(shí)鐘頻率時(shí),內(nèi)部時(shí)鐘頻率為2.5M。
· 4M外部時(shí)鐘頻率時(shí),內(nèi)部時(shí)鐘頻率為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(jié)電STOP和WAIT工作方式。
· 鍵接點(diǎn)平面符合ISO7816-2標(biāo)準(zhǔn)。
· 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制造商,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(yīng)用。下面對其作一簡單介紹:

· Philips PCB 2032/2042:帶有保護(hù)功能和可編程安全碼的256字節(jié)EEPROM。
· 接口電路PCF 7930 CP/25:可編程標(biāo)識脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器(Programmable Identification Transponder)。
· PCF 7960:儲蓄卡IC芯片。
· 基站IC:用于和Philips轉(zhuǎn)發(fā)器之間進(jìn)行交互通訊。
· 83C852:8位安全微控制器(帶加密運(yùn)算協(xié)處理器)。