NFC-SIM芯片設(shè)計(jì)及非接觸移動(dòng)支付解決方案分析

隨著3G時(shí)代的到來(lái),未來(lái)兩年內(nèi)移動(dòng)終端身份識(shí)別SIM卡會(huì)向三個(gè)方面發(fā)展：其一：高安全的身份識(shí)別平臺(tái)；其二：非接觸移動(dòng)支付平臺(tái)；其三：大容量多應(yīng)用平臺(tái)。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入內(nèi)容為王的時(shí)代，移動(dòng)支付成為一個(gè)必然的趨勢(shì)，SIM卡必然隨著這兩個(gè)趨勢(shì)的要求，向NFC非接觸移動(dòng)支付及大容量方向發(fā)展，最終會(huì)融合到一起，成為真正的多應(yīng)用平臺(tái)。

據(jù)深度了解，中國(guó)移動(dòng)早在2006年就曾展示其“手機(jī)門票”服務(wù)，直到此次上海世博會(huì)，中國(guó)移動(dòng)借此實(shí)現(xiàn)了該業(yè)務(wù)的大規(guī)模商業(yè)推廣，從而也成為目前國(guó)內(nèi)三大電信運(yùn)營(yíng)商中首家展開(kāi)該業(yè)務(wù)的先行者。這無(wú)疑將為中國(guó)移動(dòng)未來(lái)在該領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)搶得先機(jī)，而以“手機(jī)門票”為代表的電子銷售渠道，恰恰是未來(lái)電信運(yùn)營(yíng)商爭(zhēng)奪的一個(gè)巨大市場(chǎng)。另外的兩家電信運(yùn)營(yíng)商中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信也在積極規(guī)劃并展開(kāi)非接移動(dòng)支付的試點(diǎn)工作。

國(guó)際NFC 組織于2004年成立，目前國(guó)際手機(jī)、電信、智能卡大廠幾乎都是會(huì)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(kāi)NFC-SIM的市場(chǎng)調(diào)研及概念性產(chǎn)品的預(yù)研工作。在非接觸移動(dòng)支付產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，上海華虹積極推動(dòng)并參與如下標(biāo)準(zhǔn)制定以及NFC-SIM芯片實(shí)際應(yīng)用測(cè)試聯(lián)調(diào)：08年下半年，上海華虹參與世博會(huì)手機(jī)票標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范起草制度；09年2月，上海華虹牽頭制定手機(jī)票測(cè)試規(guī)范及測(cè)試腳本；09年4月～5月，上海華虹非接觸移動(dòng)支付產(chǎn)品參與中國(guó)移動(dòng)外系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測(cè)試及端到端業(yè)務(wù)功能測(cè)試。

目前上海華虹已具備了高端SIM卡芯片的設(shè)計(jì)技術(shù), 以及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)能力,2008年中完成以ARM SC100 32位CPU為核心內(nèi)嵌384KB高可靠性Flash 3G高端SIM卡產(chǎn)品的量產(chǎn)投片，同年12月產(chǎn)品開(kāi)始批量供貨，在此高端產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及量產(chǎn)基礎(chǔ)上，上海華虹進(jìn)行了大量非接移動(dòng)支付市場(chǎng)和技術(shù)的調(diào)研及產(chǎn)品定義，并于2008年底完成國(guó)內(nèi)第一顆高端NFC-SIM芯片的量產(chǎn)投片。圖1為上海華虹設(shè)計(jì)高端NFC-SIM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖1 NFC-SIM芯片系統(tǒng)架構(gòu)

該芯片具有以下特點(diǎn)：

1) 全新的單線協(xié)議(SWP)IP設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以支持最新的NFC移動(dòng)支付架構(gòu)，芯片實(shí)際測(cè)試SWP的傳輸速率為1.33Mbps；

2) 豐富的內(nèi)部定時(shí)器,支持更高的SWP LDPU的傳輸速率；

3) 高安全設(shè)計(jì)；

4) 芯片在NFC系統(tǒng)饋電模式下應(yīng)用的支持(低功耗設(shè)計(jì)和芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)支持)；

5) 低功耗設(shè)計(jì)；

6) 采用高性能、高可靠性嵌入式Flash(384KB Flash)及大量RAM同時(shí)滿足JAVA運(yùn)行的資源和速度要求。

7) 為加快系統(tǒng)的處理響應(yīng)速度，有如下設(shè)計(jì)創(chuàng)新：將ARM中斷改為向量中斷，確保中斷響應(yīng)時(shí)間最短；硬件支持多級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)嵌套；

8) 豐富的IO接口設(shè)計(jì)：SPI、GPIO、 7816, SWP；

9) 雙芯片疊片封裝；

10) 復(fù)雜的軟件系統(tǒng)支持。

實(shí)現(xiàn)手機(jī)移動(dòng)支付，手機(jī)SIM卡需采用專門NFC-SIM卡，在SIM卡中分出金融區(qū)域，用于銀行金融應(yīng)用。同時(shí)手機(jī)需要做相應(yīng)的改造以支持NFC。持卡人獲得支持NFC支付的手機(jī)和NFC-SIM卡后，通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程激活金融區(qū)域，下載應(yīng)用程序。完成激活后，SIM卡中的金融區(qū)域即具有芯片信用卡的功能。手機(jī)NFC方式支付時(shí)，與芯片信用卡非接觸式支付相同。手機(jī)遠(yuǎn)程支付時(shí)，采用銀行提供的WAP手機(jī)銀行、短信手機(jī)銀行模式。

圖2 近場(chǎng)通信芯片-UICC物理連接

支持近場(chǎng)通信的用戶卡（NFC-SIM）通過(guò)C6管腳與近場(chǎng)通信芯片相連，以保證近場(chǎng)通信芯片與用戶卡之間的通信，參見(jiàn)圖2。非接觸移動(dòng)支付終端(支持NFC-SIM手機(jī))的硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示，由近場(chǎng)通信模塊、無(wú)線通信模塊、主控制器、SIM卡模塊、輸出、輸入、存儲(chǔ)、外部接口組成，移動(dòng)臺(tái)中的近場(chǎng)通信模塊通過(guò)單線通信協(xié)議與SIM卡之間進(jìn)行通信。