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肖钢:金融IC卡功能测试与产业化测试还需加强

来源:中国电子报      2013/12/10 10:07:16

  2011年3月15日,中国人民银行发布《中国人民银行关于推进金融IC卡应用工作的意见》,决定在全国范围内正式启动银行卡芯片化迁移工作(既EMV迁移)。EMV迁移是近年来我国顺应国际银行卡发展趋势,立足国情,在改善金融,服务民生,提升电子支付风险防范水平,推动银行卡产业升级方面实施的一项重要战略举措。中国人民银行将推广金融IC卡行业应用作为重大发展战略,有计划、有步骤地组织银行业开展EMV迁移。“十二五”期间将加快银行卡芯片化进程,全面推进金融IC卡应用,以促进中国银行卡的产业升级和可持续发展。

  加快金融IC芯片检测体系建设

  金融IC卡从设计到产品的全过程中有很多工艺环节目前还处于“瓶颈”状态,芯片的量产测试就是其中之一。

  芯片是集成电路金融卡的基本载体,是实现EMV迁移的最核心部分。考虑到国家金融安全方面问题,相关部门也呼吁采取与第二代居民身份证芯片类似的方式,必须实现金融IC卡芯片国产化。国内许多知名的智能卡芯片企业,如北京中电华大电子设计有限责任公司、深圳国民技术股份有限公司、北京同方微电子有限公司、上海华虹集成电路有限责任公司、上海华虹NEC、大唐微电子技术有限公司、上海复旦微电子集团股份有限公司等都投入巨大资金和人力物力积极研制,纷纷推出了各自符合PBOC标准的金融卡芯片。这些新产品在规格、容量上都达到了国际标准,有些已经通过了国际国内标准的安全认证。国内自主研发的金融IC卡芯片与国外同类产品相比,在安全设计方面的特点和在芯片质量方面的保障都各有特色,但是到目前为止,我国正式发行的金融IC卡还都是采用国外企业(如英飞凌科技和恩智普)提供的芯片。除了芯片设计水平之外,最重要的一个原因是还没有建立起国内自己的金融IC卡芯片检测认证体系,所有的认证还控制在国外检测机构手里,因此没有与国际金融检测机构对等的互通认证地位。

  2012年12月5日,中国人民银行副行长李东荣在出席金融移动支付技术创新研讨会时表示,金融IC卡芯片检测认证体系建设开始启动。目前,金融IC卡芯片产品认证的牵头单位是银行卡检测中心(BCTC),该中心属于独立的第三方专业技术检测机构,有中国人民银行的授权,承担我国银行卡及其受理终端机具等产品的检测,其主要职责是按照国际、国家和金融行业有关技术质量标准(如PBOC2.0/3.0标准)对送检的金融IC卡样片进行检测认证。

  不过,BCTC的检测目的是对送检产品进行认证,一般用时很长,检测费用也很昂贵。如果金融IC卡正式发卡后,要求大吞吐量的批量化测试能力,这就不是BCTC可以完成的任务了。据业内人士分析,如果能在2015年初完成银行磁条卡换“芯”,我国每年需要换芯的磁条卡与发行的新卡数量综合将达到7亿张左右。可见,金融IC卡芯片从设计到产品的全过程中有很多工艺环节目前还处于“瓶颈”状态,芯片的量产测试就是其中之一,必须加快建设步伐,满足我国EMV迁移战略的需求。

  金融IC卡测试复杂性不断提高

  金融IC卡测试的复杂性不断提高导致测试成本居高不下,引起产业链各企业高度重视。

  金融IC卡芯片与一般智能卡芯片的最大区别就是对信息安全可靠的要求非常高,且芯片应用环境相当复杂。因此,金融IC卡芯片从芯片设计到制造都有其特殊性,而对这些特殊性的实现使得该类芯片测试的复杂性大大增加。第一,与常规智能卡芯片相比,金融卡芯片的加密算法更加复杂,除了支持国际通用的安全算法,也支持国产商用密码算法,如SM1/SM2/SM3/SM4,而且是多算法共存,这就要求芯片的算法处理器功能更加全面,指令更加丰富,处理速度也更快,只有采用更高技术指标的测试设备才能胜任,从而导致测试成本上升。第二,金融卡芯片最重要的特性就是更加全面的防攻击安全策略,因此在芯片内部设计了大量防攻击的安全模块,包括抗功耗分析(SPA/DPA),抗温度攻击、光攻击、电压攻击、频率攻击、抗差分错误分析等等,进一步加大了测试难度;第三,金融卡不仅涵盖了以前磁条卡的全部功能,还可以实现一卡多用,集更多的金融甚至非金融功能于一卡,这就意味着卡内COS变化多端,其测试更趋于复杂;第四,金融卡内多种存储器并存,ROM、RAM,特别是EEPROM,将来还有可能引入FLASH,且容量也越来越大,由于不同存储器的测试方法各不相同,且存储器的测试时间很长,是影响金融卡芯片测试成本的主要因素之一;第五,PBOC3.0标准规定所有新发金融IC卡均需支持双界面应用(即同时支持接触式和非接触式两种界面),金融卡应用更加广泛了,但芯片测试难度更大了,特别是多芯片并行测试难度更大;第六,虽然金融卡商业化发卡数量巨大,意味着商机无限。但不同于二代身份证的发行模式,金融卡的发行完全是市场机制,国内自主研发的金融卡芯片要想在竞争中取得优势,不仅要保证芯片功能和质量,还必须大大降低成本,金融卡芯片的产业化测试必须保证芯片功能、质量、时间和成本要求。当然,还有很多测试挑战,就不一一赘述。

  通过上述分析我们知道,金融IC卡芯片是EMV迁移的最核心环节,而测试则是保证芯片质量的关键,贯穿于金融IC卡芯片产业链中设计、制造、封装各个环节。一般以测试验证、晶圆测试(CP)和成品测试(FT)三种形态在产业链中发挥作用。其中测试验证的主要目的是评估芯片功能是否符合规范要求,BCTC的检测就是对应这个环节。CP和FT则是对应芯片制造的产业化测试。测试的重要性及测试成本的居高不下越来越引起产业链各企业的重视。

  观点

  重视IC卡产业化测试

  针对上述金融卡芯片的测试挑战,BCTC的测试验证目前已引起国家和产业界的重视,而金融卡芯片的产业化测试还需加强。

  如今有多种多样的集成电路测试技术和方法,如基于各种精密仪器的实验室测试方法,测量精度高,故障分析能力强,但是这种以手工测量加人工判读的方式,局限性很大,效率很低;还有面向应用的测试工装板方式,效果直接,成本低,缺点是故障分析能力很低,效率也很低;而真正产业化的测试则是基于自动测试设备(ATE,Auto Test Equipment)的自动化测试,虽然ATE价格昂贵,对测试环境要求严格甚至苛刻,但由于测试资源充足,测试开发工具多,自动化程度高,可一次自动完成芯片规范要求的全部测试项目,测试效率高,吞吐量大,节省人工,综合成本其实最低。产业化测试,又叫量产测试,其标志就是以ATE为核心的全自动测试生产线完成的自动化测试。全自动测试生产线是由高标准的测试场地、测试设备群、测试软件库、质量保证体系和一支测试工程师队伍共同建设而成的系统。这首先就需要ATE能支持并满足金融卡芯片内部各种功能模块的测试要求,也就是我们所谓的测试资源完整性。由于金融卡芯片的功能与应用有相当的复杂性和多变性,因此对ATE所能提供的资源也就有了较高的要求。ATE本身必须要具备测试各种不同功能模块的能力,包含对逻辑、模拟、各种存储器,高速/高频的测试能力,以应对金融卡芯片的不同测试需求。其次要有与ATE配套的辅助设备,如CP测试需要的全自动探针台(Auto-Prober),金融卡芯片数据寿命试验需要的厌氧高温箱,FT测试需要的全自动分选机(Handler),还有其他的输运、存储、质检和管理所需的各种配套设备;设备硬件配置完成后,每一种芯片都有其特定的测试规范,对应其专门的测试软件,每批测试都产生海量的测试数据,因此其测试软件开发和数据处理也是非常关键的;还有,金融IC卡芯片要求其生产、测试等环节必须安全可控,不是所有企业都可以承接的,这必须是集约化的规模生产模式,需要有非常可靠的芯片质量和安全保证体系。上述要素必须由专业人才掌控,才能实现全自动测试生产线的正常运转,满足金融卡芯片量产测试需求。北京确安科技股份有限公司(下称确安科技)一直是我国第二代居民身份证芯片产业化测试定点单位,拥有专业的测试设备和测试技术,具备成熟的智能卡测试生产流程和质量保证体系,及一支稳定的测试工程师队伍,是我国唯一一家国有控股的专业集成电路测试服务企业,不仅具备最专业的信息安全和密码芯片测试能力,而且其国有控股的企业性质可保证金融IC卡芯片测试过程安全可控,完全具备承担金融IC卡芯片量产测试任务的能力。(作者简介:肖钢,北京确安科技股份有限公司总工程师)

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