論雙界面卡的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)

文章出處：http://www.sgrivertours.com 作者：北京握奇數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司·林立峰   人氣： 發(fā)表時(shí)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(chǔ)量大、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用市場(chǎng)的迅速成長，人們對(duì)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(huán)境限制等不足，使其在許多特定的應(yīng)用領(lǐng)域受到了限制，從而對(duì)與非接觸式IC卡的需求不斷增長。但是目前非接觸IC卡實(shí)際應(yīng)用數(shù)量比較大的是邏輯加密卡，其在安全性和存儲(chǔ)容量上不能滿足很多應(yīng)用的要求。又如在有的一卡多用的系統(tǒng)中，有的應(yīng)用場(chǎng)合適合使用接觸卡，而另外一些特定場(chǎng)合又更適合非接觸方式的應(yīng)用?；谶@些需求，雙界面卡（Dual Interface Card）的出現(xiàn)，恰恰解決了存在的這些問題和矛盾。 

　　雙界面卡的主要特點(diǎn)是：方便、安全、靈活、支持多應(yīng)用 

　　一、技術(shù)特點(diǎn) 

　　一般對(duì)雙界面卡的分類有三種方式：第一種為接觸非接觸是兩個(gè)獨(dú)立芯片；第二種是接觸非接觸各自獨(dú)立，但是有部分共享存儲(chǔ)空間；這兩種其實(shí)只是雙界面卡發(fā)展過程中的中間產(chǎn)物，不能稱之為雙界面卡，沒有實(shí)際應(yīng)用，也不會(huì)有什么應(yīng)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(gè)芯片，一個(gè)CPU、芯片所有的資源都是共享的，只有一個(gè)COS，通過接觸界面和非接觸界面都可以訪問相同的存儲(chǔ)區(qū)域與執(zhí)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(shù)，涉及到好幾個(gè)方面，也不僅僅是接觸技術(shù)與非接觸技術(shù)之和那么簡(jiǎn)單。應(yīng)該分芯片技術(shù)、操作系統(tǒng)、讀寫設(shè)備等幾個(gè)方面來看，更加詳細(xì)的劃分還涉及封裝技術(shù)、卡基材料等等 

　　雙界面卡的芯片技術(shù)還集中在極少數(shù)的幾個(gè)芯片供應(yīng)商手中，國內(nèi)外多家廠商都正在開發(fā)或者已經(jīng)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(shè)計(jì)和加工要求，尤其在芯片參數(shù)一致性、可靠性等方面更是決定它是否能成功應(yīng)用于某個(gè)項(xiàng)目。 

　　雙界面卡的操作系統(tǒng)的好壞也是雙界面卡能否順利推廣的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具備相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)和實(shí)力才能涉足雙界面卡操作系統(tǒng)的開發(fā)，操作系統(tǒng)的開發(fā)需要解決許多難點(diǎn)：能量供應(yīng)、射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換、防沖突機(jī)制、功耗和安全，還有最重要的一點(diǎn)是由于非接觸操作，卡片不是停留在一個(gè)固定位置，能量供應(yīng)不均衡穩(wěn)定，所以數(shù)據(jù)的完整性和操作的可持續(xù)性變得很重要，即卡片的防插拔處理。具備此能力并且能夠?qū)嶋H應(yīng)用的操作系統(tǒng)開發(fā)商屈指可數(shù)，甚至更少。 

　　雙界面卡的封裝不能簡(jiǎn)單的看作接觸卡封裝技術(shù)和非接觸卡封裝技術(shù)簡(jiǎn)單的組合，對(duì)于工藝的要求和其復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于接觸卡或非接觸卡。目前有兩種封裝技術(shù)：注塑和層壓。簡(jiǎn)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(tài)的塑料，待材料冷卻后封裝完成；層壓是在多層的封裝介質(zhì)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(shí)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(shù)實(shí)現(xiàn)的卡片尚未有所應(yīng)用，性能有待考證。雙界面卡的封裝工藝中有許多關(guān)鍵技術(shù)有別于單界面卡的封裝，比如銑槽時(shí)正確銑出天線的位置與觸點(diǎn)；設(shè)計(jì)匹配達(dá)到最優(yōu)的天線（天線的線徑、面積、間距等），長度單位是以微米計(jì)算；兩個(gè)界面分別封裝之間相互不構(gòu)成影響；天線與模塊、模塊與卡基的緊密結(jié)合程度，對(duì)于壽命、抗扭曲、抗彎折等參數(shù)有直接關(guān)系；封裝后的兩個(gè)界面的質(zhì)量檢測(cè)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(huì)出現(xiàn)在卡片表面，形成一圈很明顯的印跡。 

　　非接觸讀寫設(shè)備開發(fā)的核心技術(shù)目前主要還依賴于國外進(jìn)口的專用芯片或者模塊，實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)通訊，提供防沖突機(jī)制和數(shù)據(jù)安全處理，可嵌入其他設(shè)備中。雙接口芯片的制造商通常提供相應(yīng)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(shè)備制造商則根據(jù)自己的需要，選擇了相應(yīng)的模塊，實(shí)現(xiàn)成為形態(tài)功能各異的讀寫設(shè)備，其實(shí)里面的射頻讀寫核心大同小異，只有極少數(shù)的幾種。 


　　二、應(yīng)用領(lǐng)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(fèi)系統(tǒng)，雖然應(yīng)用形式并非典型的雙界面卡，但是也是接觸非接觸混合應(yīng)用的開端，并且驗(yàn)證了這種技術(shù)的可行性。在金融領(lǐng)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(nèi)；在法國、意大利和新加坡的公共交通領(lǐng)域，都已經(jīng)實(shí)施或者準(zhǔn)備實(shí)施支持雙界面卡的城市公交系統(tǒng)；在身份認(rèn)證領(lǐng)域，日本、臺(tái)灣以及香港的新一代身份證件，都考慮使用雙界面卡來實(shí)現(xiàn)。還有有些國家的電信卡、忠誠卡、校園卡，都表示了對(duì)雙界面卡的強(qiáng)烈興趣。 

　　雙界面卡在國內(nèi)的應(yīng)用應(yīng)該很具有代表性，應(yīng)該說國內(nèi)與國際沒有明顯的差距，甚至國內(nèi)的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)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(yīng)用就是大連城市一卡通系統(tǒng)，發(fā)行大連“明珠卡“，該卡用于公交自動(dòng)收費(fèi)、出租車、輕軌和以后的城市公共事業(yè)領(lǐng)域的水電氣表收費(fèi)、金融支付、購物等等。迄今共計(jì)發(fā)行卡片近50萬片，運(yùn)行狀況良好。他的意義在于雙界面卡的技術(shù)已經(jīng)走入使用階段，不再僅僅是技術(shù)領(lǐng)先。 

　　在國內(nèi)應(yīng)用中，除公共事業(yè)領(lǐng)域以外，還有智能交通領(lǐng)域的ETC(電子不停車)收費(fèi)系統(tǒng)，兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例為上海虹橋機(jī)場(chǎng)高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)、廣東省高速公路聯(lián)網(wǎng)不停車收費(fèi)系統(tǒng)，目前推行的方式為基于雙界面卡的雙片式電子標(biāo)簽，用于高速公路收繳通過費(fèi)用。當(dāng)車輛快速通過開放的收費(fèi)車道時(shí)，車載電子標(biāo)簽使用雙界面卡的接觸界面與路邊的收費(fèi)天線進(jìn)行通訊；在有人職守的收費(fèi)亭，將卡片從電子標(biāo)簽中拔出，通過其非接觸界面對(duì)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(nèi)發(fā)行雙界面卡導(dǎo)游證卡，數(shù)量近20萬張。中石化的加油卡工程亦把雙界面卡納入規(guī)范內(nèi)，基于雙界面卡的加油卡在實(shí)際應(yīng)用中具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在壽命和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力上。 

　　雙界面卡的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在下面幾點(diǎn)： 

安全性 

移動(dòng)性 

便利性 

　　雙界面卡可以與現(xiàn)存接觸式IC卡設(shè)備兼容，系統(tǒng)升級(jí)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?yàn)榭ㄆ淖x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(huán)境影響而破壞使用效果。 

　　目前雙界面卡的實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目畢竟還不是很多，作為一個(gè)新產(chǎn)品，需要一個(gè)讓用戶接受和認(rèn)可的過程。目前產(chǎn)品應(yīng)用的焦點(diǎn)集中在城市公用事業(yè)，所謂的一卡通系統(tǒng)。單純的公交自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，業(yè)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(tǒng)、即目前國外的“城市卡”的概念，覆蓋城市內(nèi)市民常用的消費(fèi)領(lǐng)域，使用雙界面卡，從安全性、便利性、系統(tǒng)建設(shè)成本各方面考慮都會(huì)優(yōu)于邏輯加密卡對(duì)于某些領(lǐng)域，已建立了接觸式IC卡的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和設(shè)施，具有經(jīng)過證明的技術(shù)，將繼續(xù)使用接觸式CPU卡。例如銀行界開始對(duì)采用非接觸卡領(lǐng)域處理大的交易量很有興趣，這是雙界面卡應(yīng)用的又一優(yōu)勢(shì) 

　　利用雙界面卡具有雙重信息交流方式可充分利用現(xiàn)存的接觸式卡系統(tǒng)添加少量的非接觸式收費(fèi)設(shè)備組建安全、高效的卡消費(fèi)系統(tǒng)。若與金融部門合作利用交易網(wǎng)點(diǎn)和自動(dòng)取款機(jī)將銀行帳戶的錢劃入卡片電子錢包中，節(jié)省不同系統(tǒng)建設(shè)充值網(wǎng)點(diǎn)的投資。一些小額交易，如公交系統(tǒng)收費(fèi)、公園、電影院門票、校園卡，罰款付費(fèi)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(shè)備進(jìn)行。 


　　三、存在問題 

　　一個(gè)新事物的出現(xiàn)，總是要有一個(gè)發(fā)展和完善的過程，在完善的同時(shí)適應(yīng)市場(chǎng)的需要，同時(shí)也是人們認(rèn)知和接受的過程，即使技術(shù)上有多么領(lǐng)先、有多少優(yōu)點(diǎn)，如果不能和市場(chǎng)的需求結(jié)合起來，終究還是不能為人們所接受。 

　　雙界面卡的應(yīng)用雖然已經(jīng)在多年前就已經(jīng)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(shù)角度： 

　　目前阻礙雙界面卡發(fā)展的最大問題應(yīng)該是價(jià)格問題，雙界面卡的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于接觸式智能卡和非接觸邏輯加密卡，再加上操作系統(tǒng)開發(fā)的難度與工作、封裝上的特殊要求、產(chǎn)品完善和支持的復(fù)雜性，都導(dǎo)致價(jià)格偏高不下；其次缺乏完善的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，只是用一些比較模糊的概念來衡量檢測(cè)產(chǎn)品；技術(shù)核心掌握在少數(shù)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(gè)有效的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，因而影響了用戶在項(xiàng)目實(shí)施中選擇與決策。從芯片和讀寫設(shè)備上看，也是比較單一。 

　　從應(yīng)用角度： 

　　廣大用戶尚未完全接受雙界面卡這個(gè)概念，并且在項(xiàng)目選型時(shí)，沒有能認(rèn)真的考慮到雙界面卡。雙界面卡是最適合一卡通系統(tǒng)的卡片，但是系統(tǒng)的設(shè)計(jì)沒有一個(gè)范本可以遵循，雙界面卡在一個(gè)具體行業(yè)或者一個(gè)具體項(xiàng)目中如何規(guī)劃、如何充分發(fā)揮雙界面卡的優(yōu)勢(shì)、節(jié)約系統(tǒng)投資建設(shè)、方便用戶使用，這還是我們?cè)诓粩嗵接懨鞯膯栴}。再有，人們的安全意識(shí)還要強(qiáng)化，IC卡的應(yīng)用領(lǐng)域還要進(jìn)一步擴(kuò)展和提高，Mifare 1卡已經(jīng)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(yīng)用，比如金融，IC卡的應(yīng)用還需要擴(kuò)展和普及，以使雙界面卡有用武之地。 

　　從市場(chǎng)角度： 

　　中國區(qū)域行政有它自身的特點(diǎn)，每個(gè)地方和每個(gè)行業(yè)都有一個(gè)獨(dú)立運(yùn)作的模式，很大程度上都可以不受限制的自行發(fā)卡，比如公交系統(tǒng)發(fā)卡的同時(shí)，社會(huì)保障或者其他什么行業(yè)又發(fā)卡了，有甚者公交系統(tǒng)內(nèi)部的每種交通工具都要自行發(fā)卡。從技術(shù)角度，將這些應(yīng)用糅合到一張卡片上是很容易的事情；但關(guān)鍵是管理機(jī)制和利益驅(qū)動(dòng)，阻礙了一卡通、一卡多用。 

　　雙界面卡的發(fā)展與普及是智能卡發(fā)展的一個(gè)重要階段，也是個(gè)轉(zhuǎn)折。對(duì)于IC卡領(lǐng)域內(nèi)的商家是個(gè)考驗(yàn)，也是挈機(jī)，非接觸技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難度高于接觸方式讀寫技術(shù)，不但需要一些特定的知識(shí)背景，還要依賴于專用的射頻讀寫模塊或者芯片，造價(jià)高，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。目前的機(jī)具主要集中在特定應(yīng)用的專用讀寫設(shè)備，缺乏成熟、通用、穩(wěn)定的非接觸設(shè)備，設(shè)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(tǒng)一，除ISO/IEC14443中定義的標(biāo)準(zhǔn)的Type A和Type B以外，還有為數(shù)不少的廠家提供或多或少的不能與標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。用戶在面臨多種多樣的選擇的同時(shí)，也需要考慮系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)、兼容、升級(jí)、供貨、開放等諸多因素。商家也同樣需要選擇。 


　　四、發(fā)展的前景與趨勢(shì) 

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

　　各種收費(fèi)系統(tǒng)，如高速公路，過橋收費(fèi)，碼頭，港口停泊，停車收費(fèi)等。 

　　各種出入管理系統(tǒng)，如上崗管理，考勤管理，門禁管理等。 

　　各種預(yù)付費(fèi)場(chǎng)合，如電話，電表，煤氣表，水表等； 

　　各種票據(jù)購買場(chǎng)合，如公園，電影院，飛機(jī)場(chǎng)，火車站，碼頭等。 

　　各種人員物品管理領(lǐng)域。如駕駛員管理，物流管理，交通工具管理，餐飲消費(fèi)管理，圖書館管理等。 

　　各種金融交易領(lǐng)域?？稍诎踩筝^高的銀行、郵政，電信，證券交易，商場(chǎng)消費(fèi)，娛樂場(chǎng)所消費(fèi)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(rèn)證的領(lǐng)域?？梢杂糜谝苿?dòng)電話SIM卡，電子商務(wù)交易安全認(rèn)證卡，電子資金轉(zhuǎn)帳卡。 

　　各種識(shí)別領(lǐng)域。可用于身份識(shí)別卡貨物管理卡，社會(huì)保險(xiǎn)卡，醫(yī)療保險(xiǎn)卡，工商管理卡，專利卡，稅務(wù)申報(bào)卡，病歷卡，各種優(yōu)惠卡、學(xué)生證。　 

　　以上是過于泛泛而談了，最近國外，比如韓國對(duì)雙界面卡提出一種新的應(yīng)用模式：將小尺寸卡片嵌入手機(jī)中，模塊上不必引出單獨(dú)的非接觸接口，手機(jī)內(nèi)嵌天線，利用芯片模塊上的剩余觸點(diǎn)，與手機(jī)上的天線連接，實(shí)現(xiàn)非接觸通訊，即本應(yīng)在卡片內(nèi)部的天線延伸到手機(jī)中。 

　　北京已經(jīng)開始著手設(shè)計(jì)與實(shí)施雙界面卡的市政系統(tǒng)，并將目光遠(yuǎn)遠(yuǎn)的放到奧運(yùn)會(huì)，前景廣闊?；陔p界面卡的移動(dòng)平臺(tái)也孕育著巨大的商機(jī)，通過接觸界面與非接觸界面，能夠?yàn)橛脩籼峁┌娦拧⒔鹑谠趦?nèi)的多種服務(wù)。 

　　芯片技術(shù)的發(fā)展非常迅速，已經(jīng)從最初的0.6微米工藝、8Kbytes空間、Type A、DES，發(fā)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(shù)的雙界面卡也會(huì)很快誕生。新技術(shù)層出不窮，我們拭目以待超過我們期望的新品出現(xiàn)。 

讀寫設(shè)備價(jià)格偏高曾經(jīng)是制約非接觸卡應(yīng)用發(fā)展的一個(gè)瓶頸，而目前，無論是專用芯片還是模塊，價(jià)格相比過去的，下降了很大幅度，而且新品不斷推出。該類產(chǎn)品的價(jià)格不但下降，同時(shí)功能也有很大幅度的提高，處理能力增強(qiáng)很多，有的模塊由原來的支持單一的卡片變成同時(shí)支持多種卡片，實(shí)現(xiàn)Mifare 1、標(biāo)準(zhǔn)Type A、Type B等幾種卡片同時(shí)支持。 

對(duì)于發(fā)卡方和用戶，選擇A類卡片和B類卡片并不會(huì)影響卡片應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行，直接影響系統(tǒng)的是非接觸讀寫機(jī)具的選擇。目前非接觸射頻讀寫設(shè)備的發(fā)展是向能夠兼容多種類型的卡片，同一個(gè)讀寫器能夠識(shí)別TYPE A 和TYPE B 以至更多類型的非接觸卡，機(jī)具的選擇余地變得很大。另外，市場(chǎng)上已經(jīng)推出支持TYPE A 和TYPE B的雙接口芯片，能夠根據(jù)用戶的需求設(shè)定卡片支持TYPE A或TYPE B。TYPE A 和TYPE B類的卡片各有優(yōu)缺點(diǎn)，不能簡(jiǎn)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(chǎng)，人們又對(duì)Type B獨(dú)有青睞，應(yīng)該說著里面更多的是個(gè)人喜好、習(xí)慣和認(rèn)知程度的驅(qū)使。所以在進(jìn)行卡片選型時(shí)，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(shù)是IC卡發(fā)展的一個(gè)重要的趨勢(shì)，雙界面卡在一定時(shí)期內(nèi)會(huì)存在，等到人們的認(rèn)知程度達(dá)到一定階段，標(biāo)準(zhǔn)化、價(jià)格、支持設(shè)備等客觀因素有了足夠的生長土壤，就會(huì)大規(guī)模發(fā)展。但是究竟會(huì)以何種形式存在，這還有待于技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)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(cè)。完全依賴于技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的選擇。但是我們應(yīng)該充滿信心。