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NFC最全的芯片技术厂商和应用介绍

来源:ESM国际电子商情  作者:本站收录  发布时间:2017-10-18 16:12:29  字体:[ ]

关键字:NFC  芯片技术  

摘   要:NFC由非接触式射频识别(RFID)演变而来,由飞利浦半导体(现恩智浦半导体公司)、诺基亚和索尼共同研制开发,其基础是RFID及互连技术。目前这项技术在日韩被广泛应用,他们的手机可以用作机场登机验证、大厦的门禁钥匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等。而在中国,却遇到水土不服......

  NFC概述

  1.定义:

  NFC(Near Field Communication)是以RFID(Radio Frequency Identification)标准为基础所衍生的短距离无线通讯技术。

  2.技术特性与优势:

  NFC工作于13.56MHz,最大传输速度只有424kbit/s,有效传数据率距离只有10cm左右(实际上公交卡和手机的NFC距离一般连5cm都不到),但它的优点是不需要麻烦的配对过程,就能直接读取和交换数据,可以理解为是用传输距离“换”耗电和安全性的互联技术。此外,NFC还有绝群的配对速度,配对速度小于0.1ms(可以提升体验和安全性),作为对比蓝牙大约是6秒,红外需要0.5秒左右。

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  3.硬件组成:

  NFC硬件部分由CLF(非接前端模块)、射频天线、SE(Secure Element安全区域)三部分构成。使用CLF+天线即可完成常见的公交卡余额读取,而如果把手机/手表模拟成公交卡(空中发卡和充值)就需要SE部分的加入。而我们在外面看到的,则是芯片+线圈的结构(拆开公交卡和闪付银行卡,里面也是这两个基本构成)。线圈一般会安装在背壳或贴着电池放置,一般都是通过手机背部进行NFC的感应。

  4.工作模式:

  点对点模式:可在两个具备 NFC 功能的设备上进行数据交换,如交换音乐、传送文件等。使用此模式需要两台设备均具备 NFC 功能,NFC 文件传输基本属于被遗弃的传输方式,因为 NFC 传输速度非常慢,通常只用来在手机间传递单个联系人,网址等信息量很小的数据,所以日常中使用场景较少。

  读卡器模式:可作为非接触读卡器使用。能够从电子标签上读取或写入信息,但由于市场上 NFC 电子标签未能大面积使用,所以消费者更多是通过此模式给实体公交卡进行充值,但是随着虚拟公交卡功能的逐步实现,人们对实体公交卡的依赖会越来越弱,集成到手机里的虚拟公交卡服务会更加方便。

  卡模拟模式:其实就是相当于一张采用 RFID 技术的 IC 卡。可以用配备了 NFC 功能的手机替代大量的实体 IC 卡(公交卡、信用卡等)使用场景,实现移动支付功能。

  NFC Forum

  NFC Forum由芬兰诺基亚、荷兰飞利浦电子和日本索尼等三家公司于2004年3月发起成立。其中,主办成员除了上述三家公司外,还包括MasterCard国际、松下Panasonic、NEC、TI德州仪器、Visa国际、三星samsung、微软Microsoft和瑞萨科技Renesas等共11家企业。这些主办级成员是该团体的最高级别伙伴,具有出席论坛重要决策会议的权利。

  此外,NFC Forum还拥有“主要”、“合作”等级别的成员。

  主要会员包括:

  American Express,Inside,RFMD,Anadigm,LG电子,SK telecom,France telecom,Logitech,SKIDATA,Innovision Research & Technology,Motorola,telefonica S.A 共12家企业。

  合作会员包括:

  3A Logics,ALPS,ARM,Atmel,Atos Origin,Bouygues Telecom,Broadcom,CETECOM,DNP,Postbank,dexit,egroup,firstdata,gemalto,捷德G&D Giesecke & Devrient,Hanchang system corp,英飞凌科技Infineon,ingenico安智,Inter Corporation,JCB,KDDI,Logica CMG,Melexis,mobilelime,mobilkom aoustria,NexgTelecom,oberthurcs,omnikey,payzy,plantronics,RATP,San disk,Schindler,SFR,Silicide,Sirit,smartek,索尼爱立信Sony Ericsson,sprint,Strategic Engineering Group,swisscom mobile,telenor,vivo tech,yoonison共计44家。

  非盈利会员:

  Consorzio Triveneto,ETC财团法人台湾电子检验中心,ETRI,FH-ooe,HTA,MeT Mobile Electronics Transactions,Mobey Forum,THE OPEN GROUP,VTT Technical Research Centre 共计9家。

  NFC论坛还宣布成立四个技术工作组,工作重心分别为:NFC设备、参考应用、安全和测试。

  NFC芯片厂商

  一、国外NFC芯片厂商

  NFC芯片基本被国外厂商垄断,其中恩智浦、ST、INSIDESecure为三大主流NFC芯片厂商。

  1、Philips

  荷兰皇家飞利浦电子公司(NYSE交易代号:PHG,AEX交易代号:PHI)是世界上最大的电子公司之一,在欧洲名列榜首。Philip是世界上最大的非接触智能卡提供商,也是NFC论坛的创始厂商之一,在ISO14443 Type A 上有完整的专利,并且据此制造的非接触智能卡MIFARE系列。MIFARE系列非接触智能卡除了具有标准Type A协议之外,还带有Philips自行定义的并不公开的独特的加密算法。

  2、恩智浦

  NXP于2006年从飞利浦(Philips)电子公司独立出来,NXP基于飞利浦开发电子产品时发明的高效能混合讯号技术,以及瞄准未来联网以及节能趋势,专注于开发汽车、辨识、可携式装置及电脑、基础设备及工业四大领域的IC,其中辨识IC为其主要的营收来源,NFC晶片即属于辨识IC的主力产品之一。

  1994年NXP就开发出MIFARE技术,虽然标准未被纳入NFCForum,但基于此两种标准的MIFARE卡目前被欧美的交通运输市场广泛采用。NXP以此优势,推出市场上唯一同时相容MIFARE标准与NFCForum标准的产品,增加其晶片在国际间的通用性。

  目前,交通运输与手机的NFC晶片市场几乎被NXP所垄断,在移动支付领域占得一席之地。2016年高通收购恩智浦后,NFC移动支付有望迎来进一步的普及。

  3、INSIDESecure

  INSIDESecure前身为INSIDEContactless,专注于NFC技术以及交易安全技术的开发,因此产品多为用于智慧卡的NFC晶片;2010年,并购爱特梅尔(Atmel)的安全元件部门,且改名为INSIDESecure,宣示该公司着重于NFC安全元件开发的决心,于2012年开发出该公司第一颗NFC安全元件--valutSEcure。虽然目前该公司以安全元件开发为主轴,但并未放弃智慧卡NFC晶片的主导权。

  由于从NFC技术的开发起家,因此INSIDESecure拥有相当完整的NFC的基础,但因为交通运输与行动电话的NFC晶片市场几乎被NXP所垄断,INSIDESecure转而投入NFC安全元件技术的开发。

  INSIDESecure为非接触式应用(包括银行卡付款和近距离通信(NFC))提供最灵活、最先进、低成本和最可靠的平台,为支付卡、身份识别和门禁提供高性能和开放标准解决方案。

  4、ST

  意法半导体为一家拥有晶圆厂的半导体商,其产品主要应用到微机电制造与感测器、车辆、能源、微控制器(MCU)、以及消费型电子产品五大领域,NFC晶片属于MCU产品线。

  由于意法半导体与ARM合作,基于其处理器架构上,开发多达四百五十种的MCU,包含了从高运算速度到低运算速度的产品,这些MCU只要与NFC控制器作整合,就可以搭载在不同的终端类型产品进行NFC的应用,让业者可由应用面及价格来做最佳选择。

  此外,由于看到安全元件在行动支付应用的重要性,该公司亦开发安全元件的MCU。在NFC的安全元件MCU方面,由于不同类型终端业者所需要的安全元件模式不同,所以同时开发三种安全元件模式的产品(内嵌于行动电话、内嵌于microSD卡及内嵌于SIM卡)。

  5、英飞凌

  作为NFC主要供应商之一,英飞凌在NFC市场发展中扮演着关键角色,以三种方式将NFC应用安全功能带给移动终端:通过用于SIM卡的NFC安全微控制器、通过作为移动电话电子元件一部分的嵌入式安全元件(Secure Element)以及通过可用作microSD卡等设备的安全元件。这使得英飞凌成为世界上唯一能如此灵活实现NFC功能的半导体制造商。英飞凌提供的 NFC解决方案可满足针对安全微控制器的最严格要求,包括Common Criteria EAL 5+ “high”国际标准和EMVCo (Europay国际、万事达、Visa)认证。它们适用于各种借助移动终端实现的NFC支付应用。

  6、博通

  作为上游的芯片厂商,博通早就推出了NFC芯片BCM20793,且推出独立NFC控制器以及集NFC/蓝牙/Wi-Fi/FM收音机技术于一身的四合一组合芯片BCM43341。20151年,博通建成了一条“近场通讯技术(NFC)”芯片生产线。凡是采用此NFC芯片的智能手机和消费电子产品就可以变身为“移动钱包”。

  7、SONY

  与Philips相类似,SONY同样是NFC论坛的创始者,SONY的Felica系列智能卡,遵循 ISO14443 Type C的标准,而这一标准,也同样由SONY创始,并在世界范围内申请了专利。

  二、国内NFC技术厂商

  1.上海飞聚微电子有限公司

  产品:NFC芯片及模组、NFC芯片、NFC模组、高频远距离RFID芯片、防伪RFID芯片、非接触智能卡芯片、个性化芯片定制、电子标签、NFC贴纸、智能卡。

  2.深圳市创新佳电子标签有限公司

  产品:RFID电子标签、RFID卡、NFC标签、RFID Inlay、RFID手腕带、RFID钥匙扣、超高频电子标签、特种标签、ID/IC非接触式卡、接触式智能卡、智能滴胶卡、RFID读写设备、屏蔽卡、屏蔽卡套、rfid玻璃管标签。

  3.深圳市芯益诚智能卡技术有限公司

  产品:智能卡、电子标签(NFC标签、高频RFID(HF)、超高频电子标签(UHF))、 PVC卡、可视卡、滴胶卡、手腕带。

  4.深圳市蓝加科技有限公司

  产品:标准智能卡系列、异形智能卡系列、普通PVC卡、电子标签系列、水晶滴胶卡和NFC标签、INLAY(半成品)。

  5.深圳市华海智能卡有限公司

  产品:手机测试白卡、非接触式卡、接触式卡、钱币卡、子母卡、RFID标签、射频腕带、磁条卡、异形卡、水晶滴胶卡、金属卡、钥匙扣、其他卡、中料。

  6、同方锐安科技有限公司

  产品:门禁系统、电子门锁、速通门系统、防空隔离系统、一卡通应用、射频识别产品

  7、深圳市电晨科技有限公司

  产品:NFC模块,NFC烧入工具,NFC测试工具,蓝牙成品测试工具

  8、深圳阿弗艾德电子有限公司

  产品:非接触智能卡、接触智能卡,RFID电子标签及系统解决方案

  9、上海斯图曼通信技术有限公司

  产品:全功能NFC模块方案/串口、NFC模块方案 、NFC UART AT指令模块

  10、上海复旦微电子集团股份有限公司

  产品:安全与识别芯片、智能电表、非挥发存储器、专用模拟电路、北斗导航

  11、中山达华智能科技股份有限公司

  产品:非接触式智能卡、智能电子标签、RFID读卡设备

  NFC应用场景

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  主力应用:移动支付

  HCE 主机卡模拟模式,该模式目前仅支持模拟银行卡进行支付,只需要发卡方开发应用支持即可。

  eSE 嵌入式安全模块方案,需要手机厂商、银行/银联、公交通卡公司相互合作才能支持,eSE 模式可以支持模拟银行卡或公交卡进行支付。

  SIM-SE 模式,需要手机厂商、运营商相互合作才能支持,目前该模式并非主流,不做详细描述。

  具体事例:

  一、闪付领域

  1、银联云闪付----搜索下载,注册,输入卡片信息绑定卡片。

  2、银行APP----建行的随芯用、交通的买单吧、中信的动卡空间等。

  3、支付方式----Apple Pay、Sunxing pay、Mi Pay、Huawei Pay、Meizu Pay、京东闪付,等。

  二、一卡通领域(3个功能)

  1、查询卡片余额

  目前NFC在日常生活一卡通中应用的非常广泛,事实上我们日常用到的一卡通就是一块NFC芯片,因此只要是搭载NFC功能的手机,通过一卡通相关的APP,都能对卡片进行读取,查看卡片余额。

  2、卡内余额充值

  随着近年来各地一卡通均开始发行CPU卡,使用具有NFC功能的手机,通过手机APP还可实现充值功能,用户只需将一卡通贴在手机背面,选择金额进行支付,即可实现充值金额实时到账。

  3、刷手机乘车

  目前,一部配备NFC功能的手机实现卡模拟有两种方式:一种是基于硬件的,称为虚拟卡模式(Virtual Card Mode即:手机需要更换nfc-sim卡并下载移动运营商的电子钱包);一种是基于软件的,被称为主机卡模式(Host Card Mode即无需更换nfc-sim卡,下载发卡机构相关的APP即可)。

  其他应用

  NFC+消防、NFC共享单车、NFC+门禁系统、NFC+防伪识别、NFC+游戏娱乐、NFC+消费电子、NFC+公共设施监管、NFC+零售......

  移动支付之争,NFC还有机会吗?

  NFC支付在中国虽然已经有近十年的发展历史,但受制于产业链过长,银行、运营商、芯片厂商等多方在争夺利益制高点上耗费了太多时间、改造设备投入过大、用户认知薄弱等因素,NFC支付的发展一直不温不火,相比之下,二维码支付技术近两年的迅速崛起,微信、支付宝二维码支付成为主流的移动支付方式。

  不可否认的是,在以往手机支付模式下,想要扫码支付需要经过解屏、打开客户端、打开二维码页面等多个步骤,虽然消费者可以提前操作这些步骤,但毕竟相比NFC要多出两个步骤。因此,手机厂商并没有放弃NFC的支付方式,纷纷推出自己的“闪付”,已知的就有Apple Pay、Samsung Pay、Huawei Pay。

  对于商家而言,使用支付宝等扫码支付方式没有额外的设备成本,商超、便利店等商家直接使用扫码枪即可完成收款,无需更新硬件。

  有业界人士表示,扫码支付技术成熟,已经形成广泛的商户覆盖和用户习惯,NFC支付作为后来者,唯一优势就在于快捷。随着扫码秒付在体验上也超越NFC,未来NFC支付要在线下追赶二维码支付的前景将更加黯淡。

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