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第三节 智能卡芯片
一、中国移动通信智能卡市场发展概况
作为用户身份识别的重要工具,移动通信智能卡伴随着移动通信的发展走过了 20多年的产业历程。在此过程中,移动通信智能卡产业不断发展壮大,带动卡的制造工艺日益先进成熟,卡容量逐渐扩大,而移动通信智能卡的作用也从以往支持语音通话、简单鉴权的功能,向多功能的个人信息平台转变。
从卖方市场到买方市场
从诞生到现在,移动通信从财富的象征发展到现在的生活必需品,移动通信的飞速发展就与移动通信智能卡的有力支撑不无关系。其实,回顾过去多年的历程,中国移动通信智能卡也走过了不同的市场阶段。
第一,外商垄断的卖方市场时期。这一时期,在国外企业的垄断情况下,中国市场对移动通信智能卡的投入研发和服务资源很少,移动通信智能卡在中国市场上的价格高,附加值低,移动通信智能卡只起到了基本的鉴权作用。
第二,国内企业广泛进入的买方市场时期。在此阶段,国内企业的纷纷进入促使移动通信智能卡价格回归到合理范围,中国市场的研发投入和服务水平日益增强,兴起了大量创新技术,使移动通信智能卡成为移动通信市场发展的重要推动力量。
第三,即现阶段。移动通信智能卡逐步成为移动信息化的载体和平台。不论是国际市场还是国内市场,产业链各方越来越重视移动通信智能卡,多方参与合作创新,使移动通信智能卡逐渐从移动通信的生产部件发展成为了移动通信业务和服务创新的重要载体,成为了移动信息化的重要平台。
移动通信智能卡市场的发展壮大为移动通信的发展提供了强大支持,推动了移动通信业务的丰富、运营商管理和经营能力的提升。
竞争带动价格下降
曾经,国际巨头主导我国电信智能卡产业链条。现在,伴随着国内企业的崛起,国内电信智能卡企业已经占据了半壁江山。赛迪顾问咨询师李志中说,在 2008年我国移动通信智能卡的市场份额排名中,金雅拓名列第一,约为22%,大唐微电子位列第二,份额为18%左右,东信和平排名第三,为 17%左右,具体数据见图 1所示。此外,在芯片设计、开发和生产,芯片模块封装,各类卡片的规模生产应用产品的研制,各种配套元器件和材料供应,到卡操作系统和应用软件开发、系统集成和技术支持服务等各个环节,都不乏国内厂商的身影。
图表:2008年中国移动智能卡市场份额

(注:其它包括华虹、上海柯斯、江苏恒宝、航天金卡等)
国内厂商的参与带动了设计工艺的不断改进。在智能卡容量为例,运营商一直追求更大容量的智能卡,因为容量越大,卡上能装载的内容就越多,运营商基于卡提供的业务就越丰富,从而适应未来的发展需求。为此,容量问题一直是智能卡设计的重要内容。
移动通信智能卡的容量近年来不断扩大。最早的容量为4k、8k,到2001和 2002年手机开始普及的时候,容量上升到8k、16k,到 2005年的时候基本为32k。随着以中国移动为代表的运营商在 2007年集中为用户更换大容量卡,现在大部分用户的移动通信智能卡的容量都达到了 32k和64k,128k的卡也在逐步为市场接受。李志中表示,现在
甚至出现了 128M和 256M的大容量卡,有了这些大容量卡,手机就无需增加 SD卡扩展槽,这样的大容量卡多用在一些智能手机上。
与智能卡容量扩展密不可分的是智能卡的 IC设计能力。据了解,我国的移动通信智能卡设计尺寸已从过去的 0.35um转向现在的
0.18um、0.13um,设甚至是 90nm。要实现更小的设计尺寸,除了改进制造工艺外,封装工艺也是突破的一个环节。据了解,一种叫做 FCOS(板上倒装芯片)的技术能够大大节省模块内的空间,从而扩大模块的容量,对降低芯片设计尺寸、提高芯片容量、在芯片卡中添加更多功能起到了重要作用。
现在,除了智能卡的设计尺寸不断降低外,智能卡的大卡体也在“瘦身”。例如,中国移动先是实现了在一张大卡体上容纳两张 SIM卡,此后又对 SIM卡进行换装,实现 SIM卡小卡化,小卡化的智能卡只有卡的主体部分,大大节省了卡对原材料的耗费。
国内厂商的参与还带动了智能卡单价的下降。表 1为近年来中国移动通信智能卡的销售数量和销售金额。由这些数据不难看出,在2004年时,平均每张卡的销售价格接近 10元,而到2008年,平均价格则下降到不足 4元。智能卡单价的下降与国内运营商参与其中、提高市场竞争程度有着重要联系。
图表:近年来中国移动智能卡的销售情况

数据来源:赛迪顾问
业务应用日趋丰富
与手机相比,移动通信智能卡安全性高、用户更换频率低、界面和标准统一、方便运营商控制、技术创新周期短等优势弥补了移动终端滞后用户业务需求的问题,因此开发基于移动通信智能卡的业务近年来倍受移动运营商的青睐。现在,不论是中国移动还是中国联通的用户,都能在手机中发现“卡业务”这个菜单选项,打开之后,会发现有短信群发、OTA、位置服务等业务。
在个人市场,以超级号簿、短信管理、品牌可视化为代表的应用弥补了手机功能的不足,得到了用户的认同;以 OTA为代表的下载技术解决了移动增值业务随时随地灵活下载的问题,将移动通信智能卡打造诚了用户的移动信息平台;以远程写卡、空中充值、空中写卡为代表的技术方便了用户,扩大了市场手段;空中选号和农村代办员的推广成为移动运营商拓展农村市场的有力工具。
在行业市场方面,以 OTA下载技术为基础,移动通信智能卡成为了行业用户实现信息化的方式之一,推动了移动信息化的发展。
现在,伴随着 Java手机大量问世,移动运营商在推出 3G业务时推出了 Java平台的 3G卡。这种卡主要支持一些需要密钥的应用,比如手机钱包、公交一卡通等。
二、智能卡芯片技术应用领域持续扩张
新一代智能卡及其相关芯片技术不断涌现,超越了信用卡和欧洲GSM电话安全卡的传统角色,正力争进入全球日常生活的方方面面。
世界范围内新出现的应用包括:中国的公共交通卡和第二代居民身份证;日本和韩国用于音乐和电影下载的微型海量存储卡;欧盟的国民身份识别(ID)卡和司机驾照;以及下一代能够存储生物数据的护照和签证。美国政府正在催促其 26个免签证国家在他们的护照中嵌入生物数据。
中国的应用热点
中国已经在几十个城市启动了公交智能卡工程。例如,北京市政交通一卡通系统工程目标发卡 800万张,上海"公共交通卡"已发行了700多万张;大连启动了"城市一卡通"项目,现全市发卡量已近 80万张。
中国包括北京、广州、杭州、成都、大连等 70多个城市的公交一卡通和高速公路收费系统都采用了飞利浦的 MiFare非接触智能卡芯片。
一家中国本地智能卡芯片制造商大唐微电子推出的 DTT4C08系列
在中国手机 SIM卡市场上占据了很大的市场份额。此外,该公司推出的 DTT4C03系列主要针对银行卡应用;DTT4C85A则有望成为中国标准身份证专用芯片。不过城市交通卡系统目前正在关注,因该市场变数多,绝对数量无法与通信智能卡相比,故目前公司尚未进入。
安全项目推动全球智能卡市场
英飞凌公司则将推出其 32位安全控制器家族中的最新成员SLE88CFX4000P。该芯片建立在英飞凌专有的 32位内核之上,其特点是具有灵活的片上可配置 EEPROM存储器,容量最高达400KB。该公司安全移动解决方案业务集团总经理 Juergen Kuttruff称,它将被定位成面向高端移动 SIM卡、国民身份卡和付帐卡的一个高度集成的安全平台。
配备智能卡使能安全特性的高密度海量存储设备的开发为智能卡芯片带来了良好前景。不管是在日本,还是在韩国,都出现了几个这样的项目,此类项目将促使具有海量存储性能的安全消费设备能够存储多媒体应用程序,如游戏以及交易功能。这种产品的成功前提是参与各方的意见统一,包括网络运营商、银行和信用卡公司以及内容提供商。
一些安全识别的“国家级项目”,包括工作许可证、健康卡、国民身份卡计划、护照和军事安全通行证,这些都涉及到具有高度安全和多生物鉴定功能的智能卡,可说是智能卡市场上最鼓舞人心的推动力。但是许多国家级项目是长期的,常常要面对政治壁垒,这有可能延迟标准化、技术协议和部署的进程。
智能卡技术的发展趋势
飞利浦的 Duverne介绍了智能卡控制器的一些发展趋势:它们将具有更多的存储器和更大的处理功率;它们采用加密引擎来加强安全性;针对高用户吞吐量应用,它们会配备一个非接触接口。许多新出现的智能卡应用,尽管还没有完全实现,但似乎终于跟上了几年前就出现的芯片技术的进步。
例如,多家智能卡芯片公司正对基于 32位处理器内核的移动电话
用智能卡芯片感兴趣。虽然许多芯片公司拥有基于 32位处理器的产品已经好几年了,但大部分运营商在电信行业低迷期间对此类器件毫无胃口。目前,移动运营商正在酝酿的新服务最终将提出对更强大内核的需求。
更重要的是安全问题。随着更多的交易是用手机进行,移动运营商也不再盲目相信智能卡销售商在安全方面的夸口。“他们已经开始索要智能卡安全性的文档和测试结果,” 英飞凌公司 32位智能卡控制器部总监Bernd Meier说。因而芯片公司正研究在其器件上集成加密功能并实现安全布局布线的方法。
大唐微电子已在 SIM卡上集成了基于 STK技术的移动通信增值业务空中下载(OTA)系统,而 OTA卡已经成为中国移动 SIM卡市场的主流产品。
除了 OTA技术以外,应让功能下载更容易,从而使功能的增加不受初始化的限制。随着手机增加支付功能、钱包功能,这就要求在原有的接触式 SIM卡上加上非接触式 IC卡的功能,而且对安全性要求更高。
中国 SIM卡、UIM卡发展趋势是走向更大容量的EEPROM,从 16K走向32K,这样可使移动运营商存储更多的数据和应用程序。不过,目前中国移动运营商还没有对 SIM卡安全性方面提出更高的要求。
此外,在智能卡芯片进入国民身份卡和国际旅行文档时,安全性问题也显得越来越重要。将一个数字签名影像连同其它生物数据存在智能卡芯片上需要 60KB或更多的存储空间,进一步来讲,它推动了处理器内核对存储器寻址和计算带宽的需求,因为这两者对于验证智能卡芯片上数字签名的真伪性是必不可少的。
Java卡技术
Sun微系统正在发起行动以加速全球采纳基于 Java卡技术的智能卡。稳定的、便于理解的 Java卡技术在智能卡行业已日趋成熟。
2003年所卖出的微控制器智能卡接近一半(3.7亿张)带有32KB或更多的 EEPROM存储器,因而能够支持多用途应用程序,它们通常采用Java。Sun业已发起了一项名为“Java Card S计划”的行动,希望将Java卡目前的市场逐步扩大到多应用智能卡领域。Sun将允许 Java卡特许商在广泛的智能卡产品上采用该技术,包括基于“静态、固定应用”的传统专有卡。
Sun打算使服务供应商能在非常低成本、单一功能智能卡上复用Java卡程序,从而降低应用程序开发、功能测试和安全评估的复杂性。
对 Sun来说,安全也是一个非常关键的问题,因此它正在向各种国民身份卡项目推广其 Java卡技术。Java卡技术已用在美国国防部、台湾地区健康保险局和比利时政府的身份卡上。
目前,按照 Sun的说法,Java Card Protection Profile已经得到 DCSSI机构的最终认证,Sun称该机构是最受尊敬的公共标准评估中心之一。这种认证对一些政府接受 Java卡技术是必不可少的,特别是如果基于 Java的国民身份卡用作数字签名卡的话。 中国 Java卡技术将主要用于银行卡市场。

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