發布日期：2022-05-20 點擊率：57
隨著3G時代的到來,未來兩年內移動終端身份識別SIM卡會向三個方面發展：其一：高安全的身份識別平臺；其二：非接觸移動支付平臺；其三：大容量多應用平臺。在移動互聯網進入內容為王的時代，移動支付成為一個必然的趨勢，SIM卡必然隨著這兩個趨勢的要求，向NFC非接觸移動支付及大容量方向發展，最終會融合到一起，成為真正的多應用平臺。
據深度了解，中國移動早在2006年就曾展示其“手機門票”服務，直到此次上海世博會，中國移動借此實現了該業務的大規模商業推廣，從而也成為目前國內三大電信運營商中首家展開該業務的先行者。這無疑將為中國移動未來在該領域的競爭搶得先機，而以“手機門票”為代表的電子銷售渠道，恰恰是未來電信運營商爭奪的一個巨大市場。另外的兩家電信運營商中國聯通和中國電信也在積極規劃并展開非接移動支付的試點工作。
國際NFC 組織于2004年成立，目前國際手機、電信、智能卡大廠幾乎都是會員，上海華虹于2007年底正式加入該組織，同年上海華虹積極展開NFC-SIM的市場調研及概念性產品的預研工作。在非接觸移動支付產業化過程中，上海華虹積極推動并參與如下標準制定以及NFC-SIM芯片實際應用測試聯調：08年下半年，上海華虹參與世博會手機票標準規范起草制度；09年2月，上海華虹牽頭制定手機票測試規范及測試腳本；09年4月～5月，上海華虹非接觸移動支付產品參與中國移動外系統聯調測試及端到端業務功能測試。
目前上海華虹已具備了高端SIM卡芯片的設計技術, 以及相關產品的研發能力,2008年中完成以ARM SC100 32位CPU為核心內嵌384KB高可靠性Flash 3G高端SIM卡產品的量產投片，同年12月產品開始批量供貨，在此高端產品的設計及量產基礎上，上海華虹進行了大量非接移動支付市場和技術的調研及產品定義，并于2008年底完成國內第一顆高端NFC-SIM芯片的量產投片。圖1為上海華虹設計高端NFC-SIM的系統結構框圖。
圖1 NFC-SIM芯片系統架構
該芯片具有以下特點：
1) 全新的單線協議(SWP)IP設計實現，以支持最新的NFC移動支付架構，芯片實際測試SWP的傳輸速率為1.33Mbps；
2) 豐富的內部定時器,支持更高的SWP LDPU的傳輸速率；
3) 高安全設計；
4) 芯片在NFC系統饋電模式下應用的支持(低功耗設計和芯片架構設計支持)；
5) 低功耗設計；
6) 采用高性能、高可靠性嵌入式Flash(384KB Flash)及大量RAM同時滿足JAVA運行的資源和速度要求。
7) 為加快系統的處理響應速度，有如下設計創新：將ARM中斷改為向量中斷，確保中斷響應時間最短；硬件支持多級中斷優先級嵌套；
8) 豐富的IO接口設計：SPI、GPIO、 7816, SWP；
9) 雙芯片疊片封裝；
10) 復雜的軟件系統支持。
實現手機移動支付，手機SIM卡需采用專門NFC-SIM卡，在SIM卡中分出金融區域，用于銀行金融應用。同時手機需要做相應的改造以支持NFC。持卡人獲得支持NFC支付的手機和NFC-SIM卡后，通過手機遠程激活金融區域，下載應用程序。完成激活后，SIM卡中的金融區域即具有芯片信用卡的功能。手機NFC方式支付時，與芯片信用卡非接觸式支付相同。手機遠程支付時，采用銀行提供的WAP手機銀行、短信手機銀行模式。
圖2 近場通信芯片-UICC物理連接
支持近場通信的用戶卡（NFC-SIM）通過C6管腳與近場通信芯片相連，以保證近場通信芯片與用戶卡之間的通信，參見圖2。非接觸移動支付終端(支持NFC-SIM手機)的硬件結構如圖3所示，由近場通信模塊、無線通信模塊、主控制器、SIM卡模塊、輸出、輸入、存儲、外部接口組成，移動臺中的近場通信模塊通過單線通信協議與SIM卡之間進行通信。
SIM卡存放用戶密鑰，存放用戶的各種近場通信應用。其中：
1、 近場通信模塊：實現近場通信三種工作模式，傳輸應用數據至SIM卡或主控制器；
2、 無線通信模塊：完成移動臺的通信功能，提供數據傳輸信道；
3、 主控制器：控制移動臺中的各種應用，控制近場通信模塊工作模式的轉換；
4、 SIM卡模塊：對SIM卡進行管理；
5、 輸出：對文字和視頻進行顯示，播放聲音；
6、 輸入：外部信息的輸入；
7、 存儲：存儲移動臺運行過程中的信息，存放用戶文件；
8、 外部接口：終端與外設的交互通道；
9、 電源模塊：提供電源；
10、 單線通信協議：連接移動臺中的近場通信芯片與SIM卡，通過此協議可以實現SIM卡中的非接觸式應用； SIM卡需要提供一個管腳支持。
SWP接口與手機終端兼容性的聯合調試
1） 技術風險：由于SWP通信協議同樣正處于協議的修改和完善階段，國際NFC標準化組織目前所發布的適合非接移動支付芯片通信接口SWP7.6版本剛剛發布，因此在SIM卡與手機終端聯合調試過程中存在一定的設計風險，由于目前提供CLF主控芯片的廠商只有Inside一家，存在SIM卡與手機之間通信上的兼容性問題以及更多的設計上不確定因素。
2） 規避風險對策：目前上海華虹研究并熟悉SWP通信協議，同時在FPGA DEMO2.0上進行協議功能以及兼容性方面的驗證已經通過，上海華虹已經同中興手機事業部聯合驗證開展NFC手機與非接移動支付芯片之間通信的功能及兼容性測試合作。同時已經在SWP的協議分析儀TC3上測試SWP模塊設計的兼容性。
系統中斷的快速響應與處理
1） 技術風險：芯片內中斷系統設計直接影響系統的性能，對于非接移動支付芯片來說中斷的優先級排隊、中斷的響應時間、及中斷的處理速度，直接影響RTOS的運行速度及多任務的處理性能。從目前的非接移動支付產品定義來看至少包含兩個通信接口，ISO7816/SWP兩個接口同時并行工作，并且CPU對兩個接口協議棧的處理采取中斷優先級加時間片的管理方式，如果系統中斷設計得不合理，直接的風險便是系統無法滿足非接移動支付芯片的應用需求。
2） 規避風險對策：上海華虹設計32位設計平臺采用高性能中斷控制器，同時在系統設計之處，采用了高性能體系結構設計方案，并經過詳細的系統性能方面的靜態計算與分析研究。確保中斷優先級定義滿足非接移動支付芯片的實際應用需求。
本文小結
移動運營商對新產品新業務的推廣，例如移動支付和非接移動支付，還取決于整個產業鏈的成熟速度。諸如，與移動支付對應的NFC終端手機最快今年第四季度才有量產，支持非接觸移動支付的手機目前還很少。這些都會影響NFC-SIM和非接觸移動支付IC卡的上量時間。卡的發展很有可能走在終端前面，但由于終端的換代需要時間，從而影響卡的批量發行時間。移動運營商目前的對策是先行推新的卡片，而不管手機是否已升級。這對我們來說是利好消息。
移動支付應用由于涉及到移動運營商和傳統金融行業的融合，雙方的談判過程必然是一個反復和長期的過程。移動運營商先從小額支付（公交、電子門票等應用）開始試運行，以積累運營經驗，為后面的大規模移動支付做好技術積累。只要有支付業務，不管規模大小，都會采用新的帶有非接移動支付功能卡片，無疑上海華虹的這款高端NFC-SIM是目前國內最適合非接觸移動支付應用的芯片產品。
(文/上海華虹集成電路設計有限責任公司 芯片事業部 宋長竹)
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