NFC-SIM芯片設(shè)計及非接觸移動支付解決方案分析

隨著3G時代的到來,未來兩年內(nèi)移動終端身份識別SIM卡會向三個方面發(fā)展：其一：高安全的身份識別平臺；其二：非接觸移動支付平臺；其三：大容量多應(yīng)用平臺。在移動互聯(lián)網(wǎng)進入內(nèi)容為王的時代，移動支付成為一個必然的趨勢，SIM卡必然隨著這兩個趨勢的要求，向NFC非接觸移動支付及大容量方向發(fā)展，最終會融合到一起，成為真正的多應(yīng)用平臺。

據(jù)深度了解，中國移動早在2006年就曾展示其“手機門票”服務(wù)，直到此次上海世博會，中國移動借此實現(xiàn)了該業(yè)務(wù)的大規(guī)模商業(yè)推廣，從而也成為目前國內(nèi)三大電信運營商中首家展開該業(yè)務(wù)的先行者。這無疑將為中國移動未來在該領(lǐng)域的競爭搶得先機，而以“手機門票”為代表的電子銷售渠道，恰恰是未來電信運營商爭奪的一個巨大市場。另外的兩家電信運營商中國聯(lián)通和中國電信也在積極規(guī)劃并展開非接移動支付的試點工作。

國際NFC 組織于2004年成立，目前國際手機、電信、智能卡大廠幾乎都是會員，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NFC-SIM的市場調(diào)研及概念性產(chǎn)品的預(yù)研工作。在非接觸移動支付產(chǎn)業(yè)化過程中，上海華虹積極推動并參與如下標準制定以及NFC-SIM芯片實際應(yīng)用測試聯(lián)調(diào)：08年下半年，上海華虹參與世博會手機票標準規(guī)范起草制度；09年2月，上海華虹牽頭制定手機票測試規(guī)范及測試腳本；09年4月～5月，上海華虹非接觸移動支付產(chǎn)品參與中國移動外系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測試及端到端業(yè)務(wù)功能測試。

目前上海華虹已具備了高端SIM卡芯片的設(shè)計技術(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)品開始批量供貨，在此高端產(chǎn)品的設(shè)計及量產(chǎn)基礎(chǔ)上，上海華虹進行了大量非接移動支付市場和技術(shù)的調(diào)研及產(chǎn)品定義，并于2008年底完成國內(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：

1) 全新的單線協(xié)議(SWP)IP設(shè)計實現(xiàn)，以支持最新的NFC移動支付架構(gòu)，芯片實際測試SWP的傳輸速率為1.33Mbps；

2) 豐富的內(nèi)部定時器,支持更高的SWP LDPU的傳輸速率；

3) 高安全設(shè)計；

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

5) 低功耗設(shè)計；

6) 采用高性能、高可靠性嵌入式Flash(384KB Flash)及大量RAM同時滿足JAVA運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)計創(chuàng)新：將ARM中斷改為向量中斷，確保中斷響應(yīng)時間最短；硬件支持多級中斷優(yōu)先級嵌套；

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

9) 雙芯片疊片封裝；

10) 復(fù)雜的軟件系統(tǒng)支持。

實現(xiàn)手機移動支付，手機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。同時手機需要做相應(yīng)的改造以支持NFC。持卡人獲得支持NFC支付的手機和NFC-SIM卡后，通過手機遠程激活金融區(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NFC方式支付時，與芯片信用卡非接觸式支付相同。手機遠程支付時，采用銀行提供的WAP手機銀行、短信手機銀行模式。

圖2 近場通信芯片-UICC物理連接

支持近場通信的用戶卡（NFC-SIM）通過C6管腳與近場通信芯片相連，以保證近場通信芯片與用戶卡之間的通信，參見圖2。非接觸移動支付終端(支持NFC-SIM手機)的硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示，由近場通信模塊、無線通信模塊、主控制器、SIM卡模塊、輸出、輸入、存儲、外部接口組成，移動臺中的近場通信模塊通過單線通信協(xié)議與SIM卡之間進行通信。

圖3 近場通信移動臺硬件結(jié)構(gòu)

SIM卡存放用戶密鑰，存放用戶的各種近場通信應(yīng)用。其中：

1、 近場通信模塊：實現(xiàn)近場通信三種工作模式，傳輸應(yīng)用數(shù)據(jù)至SIM卡或主控制器；

2、 無線通信模塊：完成移動臺的通信功能，提供數(shù)據(jù)傳輸信道；

3、 主控制器：控制移動臺中的各種應(yīng)用，控制近場通信模塊工作模式的轉(zhuǎn)換；

4、 SIM卡模塊：對SIM卡進行管理；

5、 輸出：對文字和視頻進行顯示，播放聲音；

6、 輸入：外部信息的輸入；

7、 存儲：存儲移動臺運行過程中的信息，存放用戶文件；

8、 外部接口：終端與外設(shè)的交互通道；

9、 電源模塊：提供電源；

10、 單線通信協(xié)議：連接移動臺中的近場通信芯片與SIM卡，通過此協(xié)議可以實現(xiàn)SIM卡中的非接觸式應(yīng)用； SIM卡需要提供一個管腳支持。