浅谈社保卡应用发展对IC卡芯片技术的影响

    一、 引言
    
    第一张社会保障卡发行至今已经过十多年了，全国范围内目前发行量已达数千万张，社会保障卡已成为民众享有社会保障权益的重要标志，同时它也已成为政府向民众提供便利服务的重要载体。

    2010年底人力资源和社会保障部在十一届全国人大常委会第十八次会议的联组会议上透露，未来将加快发行全国统一的社会保障卡，初步计划在“十二五”期间把社会保障卡的发行量增加到8亿张以上。届时，以“一卡通”技术为基础的社会保障卡将进一步扩大便民、惠民的范围，并逐步向更多应用领域扩展，进而推动社会保障事业的全面发展。

    本文将从社会保障卡芯片供应厂商的角度谈谈未来社会保障卡应用发展对IC卡芯片技术的影响。

    二、 社会保障卡应用发展对IC卡芯片技术的影响

    2.1 对IC卡芯片存储器容量的影响

    目前社会保障卡除了具有信息记录、电子凭证、信息查询、业务经办等功能外，还是医疗保险费用支付的重要工具，也可以在公安、民政、公积金等系统所属的服务网点及相关业务部门中使用。未来随着市民服务信息系统的不断完善和社会保障卡功能的不断扩展，使用范围还将逐步扩大。例如，有的地区已经在把工伤保险、生育保险等业务集成到社会保障卡中，还有一些地区将社会保障卡应用到劳动和社会保障领域，甚至还在尝试让社会保障卡搭载了银行卡的功能。

    因此，社会保障卡需要存储的信息会越来越多，对IC卡芯片容量的要求也越来越高。过去数据存储器容量为8K字节即可满足要求，未来这些小容量的社会保障卡将逐渐被更大容量的16K字节卡甚至是32K字节卡所代替。

    此外，随着应用的逐步增加，社会保障卡对IC卡芯片内数据存储器的读写次数以及稳定性也会有更高要求，社会保障卡中的数据必须能保证在多应用环境中能被正确的读写，同时存储的数据必须至少能被保存10年。

    为了满足“一卡多应用”的需求，程序存储器也必须有更大的容量。过去32K字节的程序存储器会被64K字节的程序存储器所代替。

    2.2 对IC卡芯片安全性设计的影响

    由于社会保障卡中不仅存储着老百姓最基本，最私密的，也是与民生最相关的重要信息，而且还承担着医疗保险费用支付的功能，未来还可能搭载银行卡功能。因此必须对IC卡芯片的安全应用进行更全面的设计。

    首先，社会保障卡芯片必须是CPU卡芯片，不能使用逻辑加密卡芯片。

    CPU卡芯片内部都有双重安全保护机制，第一重保护机制是芯片本身集成的密码算法模块，这些密码算法都是经过实践检验的最安全的密码算法，对社会保障卡来说，还推荐使用拥有完全自主知识产权的国产密码算法。同时，在实现算法时，还必须考虑引入防SPA/DPA等攻击的技术，以确保密码算法模块被正确而安全的实现。第二重保护机制是CPU卡芯片特有的COS（Card Operation System）系统，COS可以为芯片设立多个相互独立的密码，密钥以目录为单位存放，每个目录下的密钥相互之间独立，并且有防火墙功能（不同目录下密钥不会互相影响）。同时COS内部还设立密码最大重试次数以防止恶意攻击。以上的安全性设计都保证了CPU卡芯片拥有极高的安全性。

    CPU卡芯片必须以硬掩膜的形式出现，这样才能有效防止程序存储器中的内容不被轻易篡改。

    其次，IC卡芯片必须具有防各类物理攻击的功能，在芯片受到攻击时让芯片进入一个稳定的安全状态。

    “黑客”的攻击手段不断改变，IC卡芯片的安全设计必须要有相应的应对之策。目前主要的攻击手段包括：工作电压攻击，工作频率攻击，温度攻击，光攻击等。因此IC卡芯片也必须相应的拥有高低电压检测，高低工作频率检测，高低温检测，光检测等功能。以确保芯片能够安全的工作。

    最后，IC卡芯片还必须在设计时考虑防逆向工程，防探针探测等攻击。还需要考虑对存储器中的数据进行加密，以防“黑客”通过这些手段非法获取芯片内的重要信息。

    有了上述的安全防护设计，IC卡芯片才能全面的防范各类攻击，保护社会保障卡芯片中的重要信息，从而使老百姓“安全用卡、放心用卡”。

    2.3 对IC卡芯片成本的影响

    由于社会保障卡用的IC卡芯片必须满足“一卡多应用”的要求，其使用的CPU卡芯片较逻辑加密卡芯片更加复杂，芯片设计的难度更高，成本也相对较高。

    而社会保障卡关乎百姓生计，因此产品成本必须保持在一个合理的范围之内，这样才能在不增加老百姓负担的前提下“安心用卡”。降低社会保障卡芯片的成本，并提高性价比已成为国内IC卡芯片设计公司的工作重点之一，包括上海复旦微电子公司在内的多家芯片设计公司都为此做了很多工作，近年来已经取得了一定的效果。

    首先，必须选择成熟稳定，质量可靠的本土芯片制造商和模块加工厂商。选择本土厂商可以有效利用本土企业低成本的运作优势，并降低运输成本和沟通成本。

    其次，必须选择成熟稳定，质量可靠的制造工艺。选择这样的制造工艺可以有效的控制社会保障卡芯片的成品率，以降低在芯片制造加工过程中的损耗，并以此降低总体的制造成本。

    再次，必须选择较小线宽的芯片制造工艺。在保证芯片稳定工作的前提下尽可能选择较小线宽的芯片制造工艺，这样能增加每个晶圆上的IC卡芯片个数，并以此降低单个芯片的成本。

    2.4 社会保障卡与行业应用相结合对IC卡芯片技术的影响

    现在有的地区正在尝试将社会保障卡与公共交通、银行金融等行业应用融合在一起的应用。由于社会保障卡使用接触式接口，而公共交通卡使用非接触式接口，目前常用的做法是将接触式的社会保障卡芯片和非接触式的公共交通卡芯片合封在一张卡内，通常我们称之为“复合卡”。由于使用了两颗芯片，因此相对成本较高，为了降低社会保障卡的成本，有的地区也在尝试使用单颗的双界面IC卡芯片来解决成本问题，双界面IC卡芯片的接触界面实现社会保障卡应用，非接触界面则实现公共交通卡应用或者非接触小额支付应用。

    三、 结束语

    综上所述，随着社会保障卡应用的进一步增加，未来对IC卡芯片设计的要求也会越来越高，并影响到芯片存储器设计、安全性设计、低成本设计等多个方面。