【芯片卡的江湖故事】

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芯片卡的江湖故事
本文来自微信公众号：金捷幡（ID：jin-jiefan），作者：金捷幡，题图来自：视觉中国在半导体领域，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，全都是。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。一芯片卡的江湖故事
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厂提供晶圆外，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。芯片卡的江湖故事
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。芯片卡的江湖故事
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。芯片卡的江湖故事
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。五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。分页标题芯片卡的江湖故事
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。芯片卡的江湖故事
总觉得这些设计越来越丑，直到苹果Apple Card横空出世：
不说钛金属的卡本身，连触点都能做成完美的圆角矩形，这就是无畏者的创新吧。本文来自微信公众号：金捷幡（ID：jin-jiefan），作者：金捷幡