博海拾贝 文摘 芯片卡的江湖故事

芯片卡的江湖故事

在半导体领域,美国有没有一直处于劣势的门类呢?

这就是本文主角:年发售 100 亿张的芯片卡 (Chip Card 或 IC 卡)。

什么是芯片卡呢?

各种银行卡、身份证、手机 SIM 卡、交通卡、门禁卡和 NFC 等等等等都是。

厂商们更喜欢把它叫智能卡 (Smart Card),这个词应该是从智慧城市 (Smart City) 来的。智慧的意思可能是你不管在哪儿,总有人知道。

目前主流的芯片卡是 CPU 卡:这里面有 CPU、内存 (RAM)、” 硬盘”(ROM) 还有操作系统 (Card OS 或 COS)…

一张小小的卡片就是一个完整的计算机。

一、

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上图是芯片卡半导体五强:恩智浦、英飞凌、三星、意法和华大。华大主要由华虹代工。

为什么没看到美国厂商呢?

因为美国人数学不好。

哈,开个玩笑。我只是感觉有点巧合。

普通美国人不会理财,去年信用卡债务高达 1 万亿美元,有一半的人在愚蠢地使用各种分期延期高利贷。

美国人还死活不爱用芯片卡,超爱刷磁条。

那么,世界上哪里的人数学最好呢?

肯定是说法语或德语的:拉格朗日、拉普拉斯、伽罗华、庞加莱、高斯、莱布尼茨、希尔伯特、欧拉…

芯片卡的基础是数学,主要是密码学。

也许不是巧合,法国和德国在芯片卡领域一直遥遥领先,除了近些年被德语系的荷兰和奥地利逆袭。

二、

芯片卡除了半导体提供晶圆外,还有一些模组厂制造成品卡。这有点像内存条或手机的相机模组。

这样的模组厂非常非常多,他们同时提供 COS 软件和客户定制服务。其中遥遥领先的大厂是 Gemalto (现法国泰勒斯旗下) 和 G+D (德国捷德)。

Gemalto 的故事源远流长。

1968 年两位德国发明家申请了塑料卡片塑封芯片的专利,1970 年日本有村博士注册了 IC 卡的概念,但两者都没有产业化。

直到 1974 年,法国人 Roland Moreno 申请了电子付款芯片卡的专利,这时人们才明白芯片卡应该是用来支付用的。

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(Moreno 的原型卡是焊在一枚戒指上的,这个插拔的体验确实天马行空)

接下来,一堆法国公司开始设计标准并推出产品。其中的先驱包括布尔公司、SGS Thomson 和斯伦贝谢。

1979 年布尔 CP8 公司的 Michel Hugon 开发出第一个带处理器的芯片卡。

80 年代的芯片卡主要应用领域是电话卡还有一些银行卡,Gemplus 开始就是 SGS Thomson 的几个员工出来创办的电话卡公司。

以油田服务闻名的斯伦贝谢和芯片卡的关系也是环环相扣。简单说,斯伦贝谢的卡分部收购了布尔后来独立成 Axelto,然后再和 Gemplus 合并成为世界第一的模组公司:Gemalto,然后再被法国军工巨头泰勒斯收购。

三、

90 年代开始芯片卡的主力变成了手机 SIM 卡。CPU 卡的增长率开始超过 Memory 卡,这时拥有强大微处理器和单片机的半导体厂商意法半导体、英飞凌和摩托罗拉 (后卖给 Atmel) 占据了主导地位。

我 2000 年代初进英飞凌的时候它的中文名字还叫 “亿恒科技”,是 Infinity 的意译。

当时英飞凌的芯片卡如日中天,按出货数量高达全球的一半。不过,同事们都感受到一家强大对手的气场:飞利浦 (后来的 NXP)。

英飞凌在内存领域力抗 Micron 的时候,飞利浦则靠另一家发音一样的公司 Mikron 开始了逆袭。

奥地利公司 Mikron 的 Mifare 非接触芯片卡技术堪称独孤九剑,一出江湖便独步天下。飞利浦、西门子 (英飞凌) 和 Atmel 纷纷买了经典秘籍 (Classic 版) 苦练。

眼光毒辣的飞利浦为了独占后面的秘籍,果断收购了 Mikron。

2000 年代,非接触式银行卡大幅度增加,各种交通卡、门禁卡等也如雨后春笋。2010 年代,NFC 更是大行其道。

飞利浦压中了金元宝,天上狂掉馅饼。

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(非接触式卡的内藏天线)

索尼的 Felica 技术其实不相上下,很多人都用过香港八达通,但因为成本相对较高生态圈较小难以和飞利浦抗衡。飞利浦甚至授权 Mifare 给日立在索尼老家搅局。

在国内,飞利浦独揽很多银行的业务,不少英飞凌同事也跳槽去了飞利浦 (NXP)。屋漏偏逢连夜雨,英飞凌还爆出几次安全漏洞,市场份额大跌。

四、

提到安全,我想提一下另一个产品:TPM。

如果说 IC 卡身份证是人的证明文件,那 TPM 就是机器 (主要是电脑) 的 IC 身份证。TPM 的原理和芯片卡是非常类似的。

通过 TPM,一个企业可以确保没有公司外的电脑可以登录本公司的域。TPM 还可以加密整个硬盘,让你拆走硬盘也无法读出数据。

我当年做了国内第一个 TPM 的项目。但后来,TCG1.2 标准因不符合密码条例被官方否决,只出了几 K 货就终止了。

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(TCG 组织囊括了世界 IT 业顶尖巨头,但 TPM 推行十几年仍旧不温不火。各国对安全的政策也是让人一言难尽)

英飞凌积极参与的二代身份证项目,同样因素竹篮打水。二代证通过 CPU 卡实现了防复制,但是没有注销功能成为一个很大的 bug,失窃的身份证也被犯罪分子拿来利用。

安全总是双刃剑。

四、

芯片卡的技术仍在不断进步中。

除了不断引入更高等级的加解密技术和规范,容量也在增加。比如电子护照芯片里可以存高清照片和指纹等大量信息。新的 5G SIM 卡还有高达 64G 的,这么大容量的存储如何加密倒是个很困难的问题。

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(图:泰勒斯)

芯片卡的存储逐步从 EEPROM 转到先进的 Flash,在此过程中韩国三星电子成为另一个逆袭者。

毋庸置疑,三星的微处理器和 Flash 技术是第一流的,生产技术更是藐视群雄。因此三星成为新时代的大黑马。

最后再八卦一下吧。

不同模组厂的芯片图案经常是不一样的,有的图案能看出厂商。

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总觉得这些设计越来越丑,直到苹果 Apple Card 横空出世:

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不说钛金属的卡本身,连触点都能做成完美的圆角矩形,这就是颠覆者的创新吧。

(读到这里还意犹未尽,就顺手点个赞吧)

来源:金捷幡 微信号:jin-jiefan

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