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智能卡分类及制卡工艺流程

文章分类:制卡须知, 服务与技术 / 发布时间:2014-08-21 / 关键词: ,

智能卡分类:

智能卡是智能卡技术的核心,它的性能和成本对智能卡技术的推广和使用起着举足轻重的作用,为了提高智能卡的标准化和通用性,国际标准化组织对智能卡的接口和通讯协议作了详细规定,生产智能卡的厂家有SIEMENS,ATMEL,GEMPLUS,MOTOROLA,MICROCHIP等公司。

智能卡属于半导体卡。半导体卡片采用微电子技术进行信息的存储、处理。按照其组成结构,智能卡可以分为一般存储卡、加密存储卡、CPU卡和超级智能卡:

非加密存储器卡(Memory Card)

其内嵌芯片相当于普通串行E2PROM存储器,有些芯片还增加了特定区域的写保护功能,这类卡信息存储方便,使用简单,价格便宜,很多场合可替代磁卡,但由于其本身不具备信息保密功能,因此,只能用于保密性要求不高的应用场合。

加密存储器卡(Security Card)

加密存储器卡内嵌芯片在存储区外增加了控制逻辑,在访问存储区之前需要核对密码,只有密码正确,才能进行存取操作,这类信息保密性较好,使用与普通存储器卡相类似。

CPU卡(Smart Card)

CPU卡内嵌芯片相当于一个特殊类型的单片机,内部除了带有控制器,存储器,时序控制逻辑等外,还带有算法单元和操作系统,由于CPU卡有存储容量大,处理能力强,信息存储安全等特性。因此,广泛用于信息安全性要求特别高的场合。

超级智能卡

在卡上具有MPU和存储器并装有健盘、液晶显示器和电源,有的卡上还具有指纹识别装置等。

按照数据读写方式,智能卡又可分为接触式IC卡和非接触式IC卡两类:

接触式IC卡

前者由读写设备的触点和卡片上的触点相接触,进行数据读写;国际标准ISO7816系列对此类IC卡进行了规定。

非接触式IC卡

后者则与读写设备无电路接触,由非接触式的读写技术进行读写(例如,光或无线电技术)。其内嵌芯片除了存储单元。控制逻辑外,增加了射频收发电路。这类卡一般用在存取频繁,可靠性要求特别高的场合。国际标准ISO10536系列阐述了对非接触式IC卡的有关规定。

按照数据交换格式分类,智能卡可以分为串行和并行两种:

串行IC卡

智能卡和外界进行数据交换时,数据流按照串行方式输入输出。当前应用中大多数IC卡都属于串行IC卡类,串行IC卡接口简单,使用方便,国际标准化组织为之专门开发了相关标准。

并行IC卡

与串行IC卡相反,并行IC卡的数据交换以并行方式进行,由此可以带来两方面的好处,一是数据交换速度提高,二是在现有技术条件下存储容量可以显著增加。有关厂商再者方面作出了探索,并有产品投入使用,但由于没有形成相应的国际标准,大规模应用方面还存在一些问题。

此外,有关厂商还设计制造了各种适合实际用途的智能卡,例如:

预付费卡(Prepayment Card)

预付费卡在出厂后,初始化前的特性与加密存储器卡相类似,只是容量较小,一旦经用户初始化后,其信息的读取与普通存储卡类似,其内嵌芯片相当于一个计数器,只是该计数器只能作减法,不能作加法,当计数为零时,芯片便作废,因此,是一次性的。这样卡是专门为预付费用途设计的。

混合卡

混合卡也存在多种形式,将IC芯片和磁卡同做在一张卡片上,将接触式和非接触式融为一体,一般都称为“混合卡”。

另外,在1981年由美国一家公司提出光卡概念,从而丰富了卡片式数据存储方式。光卡(Optical Card)由半导体激光材料组成的,能够储存记录并再生大量信息。光卡纪录格式目前形成了两种格式:Canon型和Delta型。这两种形式均已被国际标准化组织接收为国际标准。光卡具有体积小,便于随身携带,数据安全可靠,容量大,抗干扰性强,不易更改,保密性好和相对价格便宜等优点。

智能卡有些已作为标准产品提供,在以后章节中将详细介绍,有些需要用户定制,本书只作纲领性介绍。除此之外,一些公司正计划采用闪烁存储器(Flash Memory)技术制造智能卡,以进一步扩大容量,提高速度,降低成本和功耗,这将是智能卡技术的又一飞越。预计,随着新技术和新工艺的不断发展、进步,今后还会不断出现新的卡型。

卡片分类 工艺流程

IC卡制作工艺

IC卡从设计到发行,一般可归纳成6个步骤。

1、设计

系统设计

根据应用系统对卡的功能和安全的要求设计卡内芯片(或考虑设计通用芯片),并根据工艺水平和成本对智能卡的MPU、存储器容量和COS提出具体要求,或对逻辑加密卡的逻辑功能和存储区的分配提出具体要求。

卡内集成电路设计

其设计过程与ASIC(专用集成电路)的设计类似,包括逻辑设计、逻辑模拟、电路设计、电路模拟、版图设计和正确性验证等,可借助于Workview、Men-tor或Cadence等计算机辅助设计工具来完成。

对于智能卡,在国外经常采用工业标准微处理器作为核心,调整存储器的种类和容量,而不必重新设计。在国内,目前尚没有现成的微处理器可供借用,也还没有成熟的E2PROM工艺可实现稳定的大批量生产。比较可行的办法是,由国内设计COS,由国外半导体厂家生产芯片,Motorola、日立等公司都提供这种业务。为可靠起见,这些芯片应该有自保护能力。例如,当外加电压不正常时(高低电压检测)芯片应停止工作,时钟频率超出正常范围时也应有相应的措施。

软件设计(仅适于智能卡)

包括COS和应用软件的设计,有相应的开发工具可供选用。由于智能卡的安全性与COS有关,因此在国家重要经济部门和机密部门使用的智能卡,应写入我国自行设计的COS。

2、芯片制造

在单晶硅圆片(Wafer)上制作电路

设计者将设计好的版图或COS代码提交给芯片制造厂。制造厂根据设计与工艺过程的要求,产生多层掩膜版。在一个圆片上可制作几百~几千个相互独立的电路,每个电路即为一个小芯片(die)。小片上除有按IC卡标准(8个触点)设计的压焊块外,还应有专供测试用的探针压块,但要注意这些压块是否会给攻击者以可乘之机。

测试并在E2PROM中写入信息

利用带测试程序的计算机控制探头测试圆片上的每个芯片。在有缺陷的芯片上做标记, 在测试合格的芯片中写入制造厂代号等信息。如用户需要制造厂在E2PROM中写入,也可在此时进行。

运输码也可在此时写入。运输码是为了防止卡片在从制造厂运输到发行商的途中被窃而采取的防卫措施,是仅为制造厂和发行商知道的密码。发行商接收到卡片后要首先核对运输码,如核对不正确,卡将自锁,烧断熔丝。

研磨和切割圆片

厚度要符合IC卡的规定,研磨后将圆片切割成众多小芯片。

3、微模块制造

将制造好的芯片安装在有8个触点的印制电路薄片上,称作微模块。

4、卡片制造

将微模块嵌入卡片中,并完成卡片表面的印刷工作。

5、卡初始化

先核对运输码。如为逻辑加密卡,运输码可由制造厂写入用户密码区,发行商核对正确后改写成用户密码。

对于智能卡,在此时可进行写入密码、密钥、建立文件等操作。

操作完毕,将熔丝烧断。此后该卡片进入用户方式,而且永远也不能回到以前的工作方式 ,这样做也是为了保证卡的安全。

6、个人化和发行

发行商通过读写设备对卡进行个人化处理,根据应用要求写入一些信息。

完成以上这些过程的卡,就成为一张能唯一标识用户的卡,即可交给用户使用。

 



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