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

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。

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。

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。

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。

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。

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