論雙界面卡的應用現狀及其發展趨勢

文章出處：http://www.nyfzw.net 作者：北京握奇數據系統有限公司·林立峰   人氣： 發表時間：2011年09月15日

自IC卡問世以來，由于其具有安全性高、存儲量大、便于攜帶等優點，其應用市場的迅速成長，人們對IC卡的需求和要求也不斷提高。但由于接觸式IC卡容易磨損、交易速度慢、受使用環境限制等不足，使其在許多特定的應用領域受到了限制，從而對與非接觸式IC卡的需求不斷增長。但是目前非接觸IC卡實際應用數量比較大的是邏輯加密卡，其在安全性和存儲容量上不能滿足很多應用的要求。又如在有的一卡多用的系統中，有的應用場合適合使用接觸卡，而另外一些特定場合又更適合非接觸方式的應用?；谶@些需求，雙界面卡（Dual Interface Card）的出現，恰恰解決了存在的這些問題和矛盾。 

　　雙界面卡的主要特點是：方便、安全、靈活、支持多應用 

　　一、技術特點 

　　一般對雙界面卡的分類有三種方式：第一種為接觸非接觸是兩個獨立芯片；第二種是接觸非接觸各自獨立，但是有部分共享存儲空間；這兩種其實只是雙界面卡發展過程中的中間產物，不能稱之為雙界面卡，沒有實際應用，也不會有什么應用。我們目前一般意義上說提及的雙界面卡都是真正意義的雙界面卡，只有一個芯片，一個CPU、芯片所有的資源都是共享的，只有一個COS，通過接觸界面和非接觸界面都可以訪問相同的存儲區域與執行相同的操作。其接觸界面完全符合ISO/IEC 7816；非接觸符合ISO/IEC 14443。 

　　論述雙界面卡的技術，涉及到好幾個方面，也不僅僅是接觸技術與非接觸技術之和那么簡單。應該分芯片技術、操作系統、讀寫設備等幾個方面來看，更加詳細的劃分還涉及封裝技術、卡基材料等等 

　　雙界面卡的芯片技術還集中在極少數的幾個芯片供應商手中，國內外多家廠商都正在開發或者已經推出雙界面卡芯片，但是，雙界面卡的芯片不同于普通的接觸式智能卡芯片，需要較高的芯片設計和加工要求，尤其在芯片參數一致性、可靠性等方面更是決定它是否能成功應用于某個項目。 

　　雙界面卡的操作系統的好壞也是雙界面卡能否順利推廣的一個關鍵環節，具備相當的經驗和實力才能涉足雙界面卡操作系統的開發，操作系統的開發需要解決許多難點：能量供應、射頻信號轉換、防沖突機制、功耗和安全，還有最重要的一點是由于非接觸操作，卡片不是停留在一個固定位置，能量供應不均衡穩定，所以數據的完整性和操作的可持續性變得很重要，即卡片的防插拔處理。具備此能力并且能夠實際應用的操作系統開發商屈指可數，甚至更少。 

　　雙界面卡的封裝不能簡單的看作接觸卡封裝技術和非接觸卡封裝技術簡單的組合，對于工藝的要求和其復雜程度遠遠高于接觸卡或非接觸卡。目前有兩種封裝技術：注塑和層壓。簡單的說，注塑是把天線和模塊焊接完成，放置到模具中，固定其位置，然后注入液態的塑料，待材料冷卻后封裝完成；層壓是在多層的封裝介質中壓入天線，在芯片位置用銑刀挖出模塊大小的凹槽，固定模塊的同時保證模塊上的非接觸引腳與天線兩端的連接。另外還有使用印刷方式制造天線，基于該技術實現的卡片尚未有所應用，性能有待考證。雙界面卡的封裝工藝中有許多關鍵技術有別于單界面卡的封裝，比如銑槽時正確銑出天線的位置與觸點；設計匹配達到最優的天線（天線的線徑、面積、間距等），長度單位是以微米計算；兩個界面分別封裝之間相互不構成影響；天線與模塊、模塊與卡基的緊密結合程度，對于壽命、抗扭曲、抗彎折等參數有直接關系；封裝后的兩個界面的質量檢測等等。雙界面卡的卡面印刷也略有別于一般卡片，天線的凸痕很有可能會出現在卡片表面，形成一圈很明顯的印跡。 

　　非接觸讀寫設備開發的核心技術目前主要還依賴于國外進口的專用芯片或者模塊，實現信號轉換和數據通訊，提供防沖突機制和數據安全處理，可嵌入其他設備中。雙接口芯片的制造商通常提供相應的讀寫芯片或者模塊，該模塊能夠支持自家的芯片以及與其兼容的同類芯片，設備制造商則根據自己的需要，選擇了相應的模塊，實現成為形態功能各異的讀寫設備，其實里面的射頻讀寫核心大同小異，只有極少數的幾種。 


　　二、應用領域 

　　在國際上，韓國釜山在1998年就建立了基于雙界面卡的城市公交收費系統，雖然應用形式并非典型的雙界面卡，但是也是接觸非接觸混合應用的開端，并且驗證了這種技術的可行性。在金融領域，國際金融組織正在考慮金融卡向IC卡過渡，雙界面卡也在其考慮范圍內；在法國、意大利和新加坡的公共交通領域，都已經實施或者準備實施支持雙界面卡的城市公交系統；在身份認證領域，日本、臺灣以及香港的新一代身份證件，都考慮使用雙界面卡來實現。還有有些國家的電信卡、忠誠卡、校園卡，都表示了對雙界面卡的強烈興趣。 

　　雙界面卡在國內的應用應該很具有代表性，應該說國內與國際沒有明顯的差距，甚至國內的技術發展與應用推廣走在國際的前面。 

　　最大量、也是最成功的雙界面卡典型應用就是大連城市一卡通系統，發行大連“明珠卡“，該卡用于公交自動收費、出租車、輕軌和以后的城市公共事業領域的水電氣表收費、金融支付、購物等等。迄今共計發行卡片近50萬片，運行狀況良好。他的意義在于雙界面卡的技術已經走入使用階段，不再僅僅是技術領先。 

　　在國內應用中，除公共事業領域以外，還有智能交通領域的ETC(電子不停車)收費系統，兩個應用實例為上海虹橋機場高速公路不停車收費系統、廣東省高速公路聯網不停車收費系統，目前推行的方式為基于雙界面卡的雙片式電子標簽，用于高速公路收繳通過費用。當車輛快速通過開放的收費車道時，車載電子標簽使用雙界面卡的接觸界面與路邊的收費天線進行通訊；在有人職守的收費亭，將卡片從電子標簽中拔出，通過其非接觸界面對卡片上的電子錢包扣款。 

　　在2002年的年初，國家旅游局在全國范圍內發行雙界面卡導游證卡，數量近20萬張。中石化的加油卡工程亦把雙界面卡納入規范內，基于雙界面卡的加油卡在實際應用中具有非常明顯的優勢，主要體現在壽命和對環境的適應能力上。 

　　雙界面卡的優勢主要體現在下面幾點： 

安全性 

移動性 

便利性 

　　雙界面卡可以與現存接觸式IC卡設備兼容，系統升級方便；非接觸模式更快更方便。雙界面卡具有的非接觸界面使卡片可以不從錢包中取出來就可以使用，因為卡片的讀寫操作不需與讀寫卡終端物理接觸。這種卡不易被物理磨損，因此雙界面卡不易受環境影響而破壞使用效果。 

　　目前雙界面卡的實際應用項目畢竟還不是很多，作為一個新產品，需要一個讓用戶接受和認可的過程。目前產品應用的焦點集中在城市公用事業，所謂的一卡通系統。單純的公交自動收費系統，業主更趨向于使用非接觸邏輯加密卡。但如果是城市一卡通、市政一卡通系統、即目前國外的“城市卡”的概念，覆蓋城市內市民常用的消費領域，使用雙界面卡，從安全性、便利性、系統建設成本各方面考慮都會優于邏輯加密卡對于某些領域，已建立了接觸式IC卡的基礎結構和設施，具有經過證明的技術，將繼續使用接觸式CPU卡。例如銀行界開始對采用非接觸卡領域處理大的交易量很有興趣，這是雙界面卡應用的又一優勢 

　　利用雙界面卡具有雙重信息交流方式可充分利用現存的接觸式卡系統添加少量的非接觸式收費設備組建安全、高效的卡消費系統。若與金融部門合作利用交易網點和自動取款機將銀行帳戶的錢劃入卡片電子錢包中，節省不同系統建設充值網點的投資。一些小額交易，如公交系統收費、公園、電影院門票、校園卡，罰款付費等等，可以利用非接觸方式的方便快捷。大額交易可以利用更安全的接觸式設備進行。 


　　三、存在問題 

　　一個新事物的出現，總是要有一個發展和完善的過程，在完善的同時適應市場的需要，同時也是人們認知和接受的過程，即使技術上有多么領先、有多少優點，如果不能和市場的需求結合起來，終究還是不能為人們所接受。 

　　雙界面卡的應用雖然已經在多年前就已經提出，但是目前也只是剛剛走出第一步，有許多問題亟待解決。 

　　從技術角度： 

　　目前阻礙雙界面卡發展的最大問題應該是價格問題，雙界面卡的價格遠遠高于接觸式智能卡和非接觸邏輯加密卡，再加上操作系統開發的難度與工作、封裝上的特殊要求、產品完善和支持的復雜性，都導致價格偏高不下；其次缺乏完善的測試標準和依據，只是用一些比較模糊的概念來衡量檢測產品；技術核心掌握在少數國外廠家手中，真正能夠供貨的芯片廠家很少，沒有形成一個有效的競爭機制，因而影響了用戶在項目實施中選擇與決策。從芯片和讀寫設備上看，也是比較單一。 

　　從應用角度： 

　　廣大用戶尚未完全接受雙界面卡這個概念，并且在項目選型時，沒有能認真的考慮到雙界面卡。雙界面卡是最適合一卡通系統的卡片，但是系統的設計沒有一個范本可以遵循，雙界面卡在一個具體行業或者一個具體項目中如何規劃、如何充分發揮雙界面卡的優勢、節約系統投資建設、方便用戶使用，這還是我們在不斷探討摸索的問題。再有，人們的安全意識還要強化，IC卡的應用領域還要進一步擴展和提高，Mifare 1卡已經深入人心，但是它的安全性相比雙界面卡不可同日而語，但是，用戶通常覺得它的安全性足夠了。再者，在高端應用，比如金融，IC卡的應用還需要擴展和普及，以使雙界面卡有用武之地。 

　　從市場角度： 

　　中國區域行政有它自身的特點，每個地方和每個行業都有一個獨立運作的模式，很大程度上都可以不受限制的自行發卡，比如公交系統發卡的同時，社會保障或者其他什么行業又發卡了，有甚者公交系統內部的每種交通工具都要自行發卡。從技術角度，將這些應用糅合到一張卡片上是很容易的事情；但關鍵是管理機制和利益驅動，阻礙了一卡通、一卡多用。 

　　雙界面卡的發展與普及是智能卡發展的一個重要階段，也是個轉折。對于IC卡領域內的商家是個考驗，也是挈機，非接觸技術的實現難度高于接觸方式讀寫技術，不但需要一些特定的知識背景，還要依賴于專用的射頻讀寫模塊或者芯片，造價高，實現復雜。目前的機具主要集中在特定應用的專用讀寫設備，缺乏成熟、通用、穩定的非接觸設備，設備還要考慮與不同廠家芯片卡片兼容的問題?？ㄆ募嫒菪砸灿写y一，除ISO/IEC14443中定義的標準的Type A和Type B以外，還有為數不少的廠家提供或多或少的不能與標準完全一致和兼容的芯片，還有多家廠商或者組織自成體系，遵循自己的標準。用戶在面臨多種多樣的選擇的同時，也需要考慮系統的標準、兼容、升級、供貨、開放等諸多因素。商家也同樣需要選擇。 


　　四、發展的前景與趨勢 

　　雙界面卡在不久的未來，或許會在下面領域有所應用的各種公共交通系統，如公共汽車，電車，地鐵，出租車、輕軌等。 

　　各種收費系統，如高速公路，過橋收費，碼頭，港口停泊，停車收費等。 

　　各種出入管理系統，如上崗管理，考勤管理，門禁管理等。 

　　各種預付費場合，如電話，電表，煤氣表，水表等； 

　　各種票據購買場合，如公園，電影院，飛機場，火車站，碼頭等。 

　　各種人員物品管理領域。如駕駛員管理，物流管理，交通工具管理，餐飲消費管理，圖書館管理等。 

　　各種金融交易領域?？稍诎踩筝^高的銀行、郵政，電信，證券交易，商場消費，娛樂場所消費等，作為借記卡、貸記卡、信用卡、電子錢包卡等。 

　　各種需要加密，認證的領域。可以用于移動電話SIM卡，電子商務交易安全認證卡，電子資金轉帳卡。 

　　各種識別領域?？捎糜谏矸葑R別卡貨物管理卡，社會保險卡，醫療保險卡，工商管理卡，專利卡，稅務申報卡，病歷卡，各種優惠卡、學生證。　 

　　以上是過于泛泛而談了，最近國外，比如韓國對雙界面卡提出一種新的應用模式：將小尺寸卡片嵌入手機中，模塊上不必引出單獨的非接觸接口，手機內嵌天線，利用芯片模塊上的剩余觸點，與手機上的天線連接，實現非接觸通訊，即本應在卡片內部的天線延伸到手機中。 

　　北京已經開始著手設計與實施雙界面卡的市政系統，并將目光遠遠的放到奧運會，前景廣闊?；陔p界面卡的移動平臺也孕育著巨大的商機，通過接觸界面與非接觸界面，能夠為用戶提供包括電信、金融在內的多種服務。 

　　芯片技術的發展非常迅速，已經從最初的0.6微米工藝、8Kbytes空間、Type A、DES，發展到目前的0.35微米以致0.18微米工藝、4K、8K、16K、32K、Type A&Type B&Mifare 1、DES&RSA。基于JAVA技術的雙界面卡也會很快誕生。新技術層出不窮，我們拭目以待超過我們期望的新品出現。 

讀寫設備價格偏高曾經是制約非接觸卡應用發展的一個瓶頸，而目前，無論是專用芯片還是模塊，價格相比過去的，下降了很大幅度，而且新品不斷推出。該類產品的價格不但下降，同時功能也有很大幅度的提高，處理能力增強很多，有的模塊由原來的支持單一的卡片變成同時支持多種卡片，實現Mifare 1、標準Type A、Type B等幾種卡片同時支持。 

對于發卡方和用戶，選擇A類卡片和B類卡片并不會影響卡片應用系統的運行，直接影響系統的是非接觸讀寫機具的選擇。目前非接觸射頻讀寫設備的發展是向能夠兼容多種類型的卡片，同一個讀寫器能夠識別TYPE A 和TYPE B 以至更多類型的非接觸卡，機具的選擇余地變得很大。另外，市場上已經推出支持TYPE A 和TYPE B的雙接口芯片，能夠根據用戶的需求設定卡片支持TYPE A或TYPE B。TYPE A 和TYPE B類的卡片各有優缺點，不能簡單的說誰的好與不好。中國用戶以及其他亞洲國家，似乎喜歡Type A勝過Type B；可是在歐洲市場，人們又對Type B獨有青睞，應該說著里面更多的是個人喜好、習慣和認知程度的驅使。所以在進行卡片選型時，可以不必過多的把注意力放在是選TYPE A還是TYPE B的上面。 

　　非接觸技術是IC卡發展的一個重要的趨勢，雙界面卡在一定時期內會存在，等到人們的認知程度達到一定階段，標準化、價格、支持設備等客觀因素有了足夠的生長土壤，就會大規模發展。但是究竟會以何種形式存在，這還有待于技術的發展與進步。也許是單界面的非接觸式智能卡，也許是其他形式，無從猜測。完全依賴于技術的發展和市場的選擇。但是我們應該充滿信心。