论双界面卡的应用现状及其发展趋势

文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者：北京握奇数据系统有限公司·林立峰   人气： 发表时间：2011年09月15日

自IC卡问世以来，由于其具有安全性高、存储量大、便于携带等优点，其应用市场的迅速成长，人们对IC卡的需求和要求也不断提高。但由于接触式IC卡容易磨损、交易速度慢、受使用环境限制等不足，使其在许多特定的应用领域受到了限制，从而对与非接触式IC卡的需求不断增长。但是目前非接触IC卡实际应用数量比较大的是逻辑加密卡，其在安全性和存储容量上不能满足很多应用的要求。又如在有的一卡多用的系统中，有的应用场合适合使用接触卡，而另外一些特定场合又更适合非接触方式的应用。基于这些需求，双界面卡（Dual Interface Card）的出现，恰恰解决了存在的这些问题和矛盾。 

　　双界面卡的主要特点是：方便、安全、灵活、支持多应用 

　　一、技术特点 

　　一般对双界面卡的分类有三种方式：第一种为接触非接触是两个独立芯片；第二种是接触非接触各自独立，但是有部分共享存储空间；这两种其实只是双界面卡发展过程中的中间产物，不能称之为双界面卡，没有实际应用，也不会有什么应用。我们目前一般意义上说提及的双界面卡都是真正意义的双界面卡，只有一个芯片，一个CPU、芯片所有的资源都是共享的，只有一个COS，通过接触界面和非接触界面都可以访问相同的存储区域与执行相同的操作。其接触界面完全符合ISO/IEC 7816；非接触符合ISO/IEC 14443。 

　　论述双界面卡的技术，涉及到好几个方面，也不仅仅是接触技术与非接触技术之和那么简单。应该分芯片技术、操作系统、读写设备等几个方面来看，更加详细的划分还涉及封装技术、卡基材料等等 

　　双界面卡的芯片技术还集中在极少数的几个芯片供应商手中，国内外多家厂商都正在开发或者已经推出双界面卡芯片，但是，双界面卡的芯片不同于普通的接触式智能卡芯片，需要较高的芯片设计和加工要求，尤其在芯片参数一致性、可靠性等方面更是决定它是否能成功应用于某个项目。 

　　双界面卡的操作系统的好坏也是双界面卡能否顺利推广的一个关键环节，具备相当的经验和实力才能涉足双界面卡操作系统的开发，操作系统的开发需要解决许多难点：能量供应、射频信号转换、防冲突机制、功耗和安全，还有最重要的一点是由于非接触操作，卡片不是停留在一个固定位置，能量供应不均衡稳定，所以数据的完整性和操作的可持续性变得很重要，即卡片的防插拔处理。具备此能力并且能够实际应用的操作系统开发商屈指可数，甚至更少。 

　　双界面卡的封装不能简单的看作接触卡封装技术和非接触卡封装技术简单的组合，对于工艺的要求和其复杂程度远远高于接触卡或非接触卡。目前有两种封装技术：注塑和层压。简单的说，注塑是把天线和模块焊接完成，放置到模具中，固定其位置，然后注入液态的塑料，待材料冷却后封装完成；层压是在多层的封装介质中压入天线，在芯片位置用铣刀挖出模块大小的凹槽，固定模块的同时保证模块上的非接触引脚与天线两端的连接。另外还有使用印刷方式制造天线，基于该技术实现的卡片尚未有所应用，性能有待考证。双界面卡的封装工艺中有许多关键技术有别于单界面卡的封装，比如铣槽时正确铣出天线的位置与触点；设计匹配达到最优的天线（天线的线径、面积、间距等），长度单位是以微米计算；两个界面分别封装之间相互不构成影响；天线与模块、模块与卡基的紧密结合程度，对于寿命、抗扭曲、抗弯折等参数有直接关系；封装后的两个界面的质量检测等等。双界面卡的卡面印刷也略有别于一般卡片，天线的凸痕很有可能会出现在卡片表面，形成一圈很明显的印迹。 

　　非接触读写设备开发的核心技术目前主要还依赖于国外进口的专用芯片或者模块，实现信号转换和数据通讯，提供防冲突机制和数据安全处理，可嵌入其他设备中。双接口芯片的制造商通常提供相应的读写芯片或者模块，该模块能够支持自家的芯片以及与其兼容的同类芯片，设备制造商则根据自己的需要，选择了相应的模块，实现成为形态功能各异的读写设备，其实里面的射频读写核心大同小异，只有极少数的几种。 


　　二、应用领域 

　　在国际上，韩国釜山在1998年就建立了基于双界面卡的城市公交收费系统，虽然应用形式并非典型的双界面卡，但是也是接触非接触混合应用的开端，并且验证了这种技术的可行性。在金融领域，国际金融组织正在考虑金融卡向IC卡过渡，双界面卡也在其考虑范围内；在法国、意大利和新加坡的公共交通领域，都已经实施或者准备实施支持双界面卡的城市公交系统；在身份认证领域，日本、台湾以及香港的新一代身份证件，都考虑使用双界面卡来实现。还有有些国家的电信卡、忠诚卡、校园卡，都表示了对双界面卡的强烈兴趣。 

　　双界面卡在国内的应用应该很具有代表性，应该说国内与国际没有明显的差距，甚至国内的技术发展与应用推广走在国际的前面。 

　　最大量、也是最成功的双界面卡典型应用就是大连城市一卡通系统，发行大连“明珠卡“，该卡用于公交自动收费、出租车、轻轨和以后的城市公共事业领域的水电气表收费、金融支付、购物等等。迄今共计发行卡片近50万片，运行状况良好。他的意义在于双界面卡的技术已经走入使用阶段，不再仅仅是技术领先。 

　　在国内应用中，除公共事业领域以外，还有智能交通领域的ETC(电子不停车)收费系统，两个应用实例为上海虹桥机场高速公路不停车收费系统、广东省高速公路联网不停车收费系统，目前推行的方式为基于双界面卡的双片式电子标签，用于高速公路收缴通过费用。当车辆快速通过开放的收费车道时，车载电子标签使用双界面卡的接触界面与路边的收费天线进行通讯；在有人职守的收费亭，将卡片从电子标签中拔出，通过其非接触界面对卡片上的电子钱包扣款。 

　　在2002年的年初，国家旅游局在全国范围内发行双界面卡导游证卡，数量近20万张。中石化的加油卡工程亦把双界面卡纳入规范内，基于双界面卡的加油卡在实际应用中具有非常明显的优势，主要体现在寿命和对环境的适应能力上。 

　　双界面卡的优势主要体现在下面几点： 

安全性 

移动性 

便利性 

　　双界面卡可以与现存接触式IC卡设备兼容，系统升级方便；非接触模式更快更方便。双界面卡具有的非接触界面使卡片可以不从钱包中取出来就可以使用，因为卡片的读写操作不需与读写卡终端物理接触。这种卡不易被物理磨损，因此双界面卡不易受环境影响而破坏使用效果。 

　　目前双界面卡的实际应用项目毕竟还不是很多，作为一个新产品，需要一个让用户接受和认可的过程。目前产品应用的焦点集中在城市公用事业，所谓的一卡通系统。单纯的公交自动收费系统，业主更趋向于使用非接触逻辑加密卡。但如果是城市一卡通、市政一卡通系统、即目前国外的“城市卡”的概念，覆盖城市内市民常用的消费领域，使用双界面卡，从安全性、便利性、系统建设成本各方面考虑都会优于逻辑加密卡对于某些领域，已建立了接触式IC卡的基础结构和设施，具有经过证明的技术，将继续使用接触式CPU卡。例如银行界开始对采用非接触卡领域处理大的交易量很有兴趣，这是双界面卡应用的又一优势 

　　利用双界面卡具有双重信息交流方式可充分利用现存的接触式卡系统添加少量的非接触式收费设备组建安全、高效的卡消费系统。若与金融部门合作利用交易网点和自动取款机将银行帐户的钱划入卡片电子钱包中，节省不同系统建设充值网点的投资。一些小额交易，如公交系统收费、公园、电影院门票、校园卡，罚款付费等等，可以利用非接触方式的方便快捷。大额交易可以利用更安全的接触式设备进行。 


　　三、存在问题 

　　一个新事物的出现，总是要有一个发展和完善的过程，在完善的同时适应市场的需要，同时也是人们认知和接受的过程，即使技术上有多么领先、有多少优点，如果不能和市场的需求结合起来，终究还是不能为人们所接受。 

　　双界面卡的应用虽然已经在多年前就已经提出，但是目前也只是刚刚走出第一步，有许多问题亟待解决。 

　　从技术角度： 

　　目前阻碍双界面卡发展的最大问题应该是价格问题，双界面卡的价格远远高于接触式智能卡和非接触逻辑加密卡，再加上操作系统开发的难度与工作、封装上的特殊要求、产品完善和支持的复杂性，都导致价格偏高不下；其次缺乏完善的测试标准和依据，只是用一些比较模糊的概念来衡量检测产品；技术核心掌握在少数国外厂家手中，真正能够供货的芯片厂家很少，没有形成一个有效的竞争机制，因而影响了用户在项目实施中选择与决策。从芯片和读写设备上看，也是比较单一。 

　　从应用角度： 

　　广大用户尚未完全接受双界面卡这个概念，并且在项目选型时，没有能认真的考虑到双界面卡。双界面卡是最适合一卡通系统的卡片，但是系统的设计没有一个范本可以遵循，双界面卡在一个具体行业或者一个具体项目中如何规划、如何充分发挥双界面卡的优势、节约系统投资建设、方便用户使用，这还是我们在不断探讨摸索的问题。再有，人们的安全意识还要强化，IC卡的应用领域还要进一步扩展和提高，Mifare 1卡已经深入人心，但是它的安全性相比双界面卡不可同日而语，但是，用户通常觉得它的安全性足够了。再者，在高端应用，比如金融，IC卡的应用还需要扩展和普及，以使双界面卡有用武之地。 

　　从市场角度： 

　　中国区域行政有它自身的特点，每个地方和每个行业都有一个独立运作的模式，很大程度上都可以不受限制的自行发卡，比如公交系统发卡的同时，社会保障或者其他什么行业又发卡了，有甚者公交系统内部的每种交通工具都要自行发卡。从技术角度，将这些应用糅合到一张卡片上是很容易的事情；但关键是管理机制和利益驱动，阻碍了一卡通、一卡多用。 

　　双界面卡的发展与普及是智能卡发展的一个重要阶段，也是个转折。对于IC卡领域内的商家是个考验，也是挈机，非接触技术的实现难度高于接触方式读写技术，不但需要一些特定的知识背景，还要依赖于专用的射频读写模块或者芯片，造价高，实现复杂。目前的机具主要集中在特定应用的专用读写设备，缺乏成熟、通用、稳定的非接触设备，设备还要考虑与不同厂家芯片卡片兼容的问题。卡片的兼容性也有待统一，除ISO/IEC14443中定义的标准的Type A和Type B以外，还有为数不少的厂家提供或多或少的不能与标准完全一致和兼容的芯片，还有多家厂商或者组织自成体系，遵循自己的标准。用户在面临多种多样的选择的同时，也需要考虑系统的标准、兼容、升级、供货、开放等诸多因素。商家也同样需要选择。 


　　四、发展的前景与趋势 

　　双界面卡在不久的未来，或许会在下面领域有所应用的各种公共交通系统，如公共汽车，电车，地铁，出租车、轻轨等。 

　　各种收费系统，如高速公路，过桥收费，码头，港口停泊，停车收费等。 

　　各种出入管理系统，如上岗管理，考勤管理，门禁管理等。 

　　各种预付费场合，如电话，电表，煤气表，水表等； 

　　各种票据购买场合，如公园，电影院，飞机场，火车站，码头等。 

　　各种人员物品管理领域。如驾驶员管理，物流管理，交通工具管理，餐饮消费管理，图书馆管理等。 

　　各种金融交易领域。可在安全要求较高的银行、邮政，电信，证券交易，商场消费，娱乐场所消费等，作为借记卡、贷记卡、信用卡、电子钱包卡等。 

　　各种需要加密，认证的领域。可以用于移动电话SIM卡，电子商务交易安全认证卡，电子资金转帐卡。 

　　各种识别领域。可用于身份识别卡货物管理卡，社会保险卡，医疗保险卡，工商管理卡，专利卡，税务申报卡，病历卡，各种优惠卡、学生证。　 

　　以上是过于泛泛而谈了，最近国外，比如韩国对双界面卡提出一种新的应用模式：将小尺寸卡片嵌入手机中，模块上不必引出单独的非接触接口，手机内嵌天线，利用芯片模块上的剩余触点，与手机上的天线连接，实现非接触通讯，即本应在卡片内部的天线延伸到手机中。 

　　北京已经开始着手设计与实施双界面卡的市政系统，并将目光远远的放到奥运会，前景广阔。基于双界面卡的移动平台也孕育着巨大的商机，通过接触界面与非接触界面，能够为用户提供包括电信、金融在内的多种服务。 

　　芯片技术的发展非常迅速，已经从最初的0.6微米工艺、8Kbytes空间、Type A、DES，发展到目前的0.35微米以致0.18微米工艺、4K、8K、16K、32K、Type A&Type B&Mifare 1、DES&RSA。基于JAVA技术的双界面卡也会很快诞生。新技术层出不穷，我们拭目以待超过我们期望的新品出现。 

读写设备价格偏高曾经是制约非接触卡应用发展的一个瓶颈，而目前，无论是专用芯片还是模块，价格相比过去的，下降了很大幅度，而且新品不断推出。该类产品的价格不但下降，同时功能也有很大幅度的提高，处理能力增强很多，有的模块由原来的支持单一的卡片变成同时支持多种卡片，实现Mifare 1、标准Type A、Type B等几种卡片同时支持。 

对于发卡方和用户，选择A类卡片和B类卡片并不会影响卡片应用系统的运行，直接影响系统的是非接触读写机具的选择。目前非接触射频读写设备的发展是向能够兼容多种类型的卡片，同一个读写器能够识别TYPE A 和TYPE B 以至更多类型的非接触卡，机具的选择余地变得很大。另外，市场上已经推出支持TYPE A 和TYPE B的双接口芯片，能够根据用户的需求设定卡片支持TYPE A或TYPE B。TYPE A 和TYPE B类的卡片各有优缺点，不能简单的说谁的好与不好。中国用户以及其他亚洲国家，似乎喜欢Type A胜过Type B；可是在欧洲市场，人们又对Type B独有青睐，应该说着里面更多的是个人喜好、习惯和认知程度的驱使。所以在进行卡片选型时，可以不必过多的把注意力放在是选TYPE A还是TYPE B的上面。 

　　非接触技术是IC卡发展的一个重要的趋势，双界面卡在一定时期内会存在，等到人们的认知程度达到一定阶段，标准化、价格、支持设备等客观因素有了足够的生长土壤，就会大规模发展。但是究竟会以何种形式存在，这还有待于技术的发展与进步。也许是单界面的非接触式智能卡，也许是其他形式，无从猜测。完全依赖于技术的发展和市场的选择。但是我们应该充满信心。