NFC-SIM芯片設計及非接觸移動支付解決方案分析

隨著3G時代的到來,未來兩年內移動終端身份識別SIM卡會向三個方面發展：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：大容量多應用平臺。在移動互聯網進入內容為王的時代，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展，最終會融合到一起，成為真正的多應用平臺。

據深度了解，中國移動早在2006年就曾展示其“手機門票”服務，直到此次上海世博會，中國移動借此實現了該業務的大規模商業推廣，從而也成為目前國內三大電信運營商中首家展開該業務的先行者。這無疑將為中國移動未來在該領域的競爭搶得先機，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通和中國電信也在積極規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的市場調研及概念性產品的預研工作。在非接觸移動支付產業化過程中，上海華虹積極推動并參與如下標準制定以及NFC-SIM芯片實際應用測試聯調：08年下半年，上海華虹參與世博會手機票標準規范起草制度；09年2月，上海華虹牽頭制定手機票測試規范及測試腳本；09年4月～5月，上海華虹非接觸移動支付產品參與中國移動外系統聯調測試及端到端業務功能測試。

目前上海華虹已具備了高端SIM卡芯片的設計技術, 以及相關產品的研發能力,2008年中完成以ARM SC100 32位CPU為核心內嵌384KB高可靠性Flash 3G高端SIM卡產品的量產投片，同年12月產品開始批量供貨，在此高端產品的設計及量產基礎上，上海華虹進行了大量非接移動支付市場和技術的調研及產品定義，并于2008年底完成國內第一顆高端NFC-SIM芯片的量產投片。圖1為上海華虹設計高端NFC-SIM的系統結構框圖。

圖1 NFC-SIM芯片系統架構

該芯片具有以下特點：

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

2) 豐富的內部定時器,支持更高的SWP LDPU的傳輸速率；

3) 高安全設計；

4) 芯片在NFC系統饋電模式下應用的支持(低功耗設計和芯片架構設計支持)；

5) 低功耗設計；

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) 為加快系統的處理響應速度，有如下設計創新：將ARM中斷改為向量中斷，確保中斷響應時間最短；硬件支持多級中斷優先級嵌套；

8) 豐富的IO接口設計：SPI、GPIO、 7816, SWP；

9) 雙芯片疊片封裝；

10) 復雜的軟件系統支持。

實現手機移動支付，手機SIM卡需采用專門NFC-SIM卡，在SIM卡中分出金融區域，用于銀行金融應用。同時手機需要做相應的改造以支持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域，下載應用程序。完成激活后，SIM卡中的金融區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)的硬件結構如圖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議與SIM卡之間進行通信。