NFC在移动和卡应用中有哪些优势和技术挑战

支付领域正经历颠覆性的变革，非接触支付出现在手机、卡类的应用中，NFC、二维码、双界面卡、指纹识别……，它们需要哪些芯片及解决方案？近日，意法半导体（ST）安全微控制器事业部市场应用总监Jerome JUVIN向电子产品世界记者介绍了其市场和技术走向。

1 安全支付的演变

银行卡和移动支付的演变本质变上是卡外观和用户体验的变迁。

磁条卡在银行业已经使用很长时间了。不过，近20 年来，为了防范金融诈骗，银行一直在推广部署芯片卡。但进展较为缓慢，因为需要大型基础设施。这为NFC/非接触式支付技术的应用铺平了道路。

而且随着智能手机的盛行，NFC也蔓延到手机等移动设备中。

ST安全微控制器事业部市场应用总监Jerome JUVIN

NFC非接触式支付技术具有很强的开创性。①从技术角度，这是第1次整合RF（射频）通信技术与安全芯片。②为用户带来了一种非接触的支付体验。③银行卡可以有新的外观尺寸——因为模块更小，更容易集成到尺寸更小的产品中，诸如智能手环、智能手表。④指纹识别在智能手机中的应用非常广泛，使银行卡可以为用户带来更高的支付安全性和更好的支付体验。

如上图，智能设备中的安全模块可以带来额外的应用和技术，NFC的出现也是将NFC控制器和安全模块集成到嵌入式 SIM（eSIM）等应用中的绝佳机会。因为如今eSIM 使用与NFC相同类型的安全模块。

至于这两年兴起的UWB应用，UWB是一种无线载波通信标准，现在比较热门的是用于开发新型的数字车钥匙应用。UWB 是一种射频技术，也有安全性要求，这是 NFC 安全模块子系统集成这类技术的绝佳机会。

2 为何NFC移动支付会兴起

1） 世界、亚太及中国市场

当前，消费者接受新技术和新支付方式的速度正在加快。移动支付带来了智能手机和穿戴设备数量达到13亿台的庞大市场，其中大多数产品都将加持 NFC 技术。迄今，全球大约 55% 的智能手机有 NFC技术和安全模块，90%的高端智能手机都配备NFC技术。

NFC技术在中端手机市场的份额越来越大，尤其是在中国。在中国以外的智能手机市场，NFC 技术的增长驱动力始于 ApplePay、SamsungPay 和 GooglePay等移动支付。在中国，像华为支付、OPPOPay和小米支付这样的OEM支付应用也非常成功，尤其是在公交应用的推动下，现在超过 125个中国城市接受手机钱包刷卡乘坐公交。

亚太区约有6.5亿部智能手机，占全球市场的50%，因此非常重要。其中，中国、日本和韩国是重要的区域市场，因为这是 NFC 和非接触式技术部署最多的地方，而且拥有亚洲最大的智能手机制造商。

中国手机市场成熟度和渗透率已经达到了一定的水平，因此，中国手机制造商们正在寻求在国外扩大市场份额，关注国外移动支付的市场发展态势。

在中国，公交卡是NFC应用的重要增长点，几乎可用于所有NFC智能手机中。公交卡是增长最快的智能手机应用。

增长第二快的应用是NFC支付。在国外，例如，欧洲和北美地区，NFC支付已经通过ApplePay、SamsungPay和GooglePay得到广泛应用。此外，东南亚部分地区也开始使用支付。

公交卡和移动支付的迅速发展在很大程度上受到新冠疫情的影响，紧随其后的是门禁，例如，中国市场的家用门禁。预计2022年，汽车门禁会广泛采用NFC技术。

2）NFC与二维码相比的优势

支付宝、微信支付和Paytm等扫描二维码的点对点支付和即时支付是亚洲的一个特有现象，在移动支付领域人气很高，中国有很多人刷二维码乘坐公交。

与二维码购票相比，NFC的优势主要有2个。①解决方案的互操作性更好，因为它使用与现有非接触式卡相同的标准和技术，无需升级基础设施，而二维码需要升级基础设施并安装二维码阅读器，因而增加了成本。②刷卡时无需打开手机，且刷卡时间快。

3）ST的解决方案

ST主要提供智能设备中的NFC和安全模块，是此市场上的两大供应商之一。ST的解决方案有三大支柱。

①ST54平台。该平台单芯片集成NFC控制器和安全模块，安装JavaCard 操作系统。现已部署在大多数中国OEM产品上，例如中国手机厂商推出了集成 ST 技术的新型 NFC 手机。

②STPay-Mobile移动支付服务。用于提供支付、公交、门禁、数字车钥匙等服务。手机制造商可以利用这些服务使手机钱包提供附加功能，例如，用户可以在智能手机中模拟现有的非接触式卡片。

③RF性能。是ST的一个重要价值主张，因为ST的RF解决方案可以简化互操作性，这对于公交和移动支付尤为重要，因为现有的非接触式基础设施往往陈旧且不合规，改造基础设施非常困难。因此，当设备制造商开发 NFC 解决方案时，需要确保它可以支持各种碎片化的读卡器，这是ST解决方案的重点和差异点之一。

4)与伙伴合作，共同开拓公交等应用

为了开拓公交市场，ST还积极与伙伴合作，共同推出基于移动支付服务——STPay-Mobile的平台。例如今年２月，在上海世界移动通信大会上，ST与中国公司雪球科技合作开发了一个基于云的平台，提供了一个连接公交公司与手机厂商的手机公交卡平台。

STPay-Mobile给手机制造商带来的最大的好处是，ST54已经过全面的功能验证。因此，一旦手机厂商开发出了新型手机并集成了ST54，就已经通过预先验证，因而可以缩短开发、测试和系统集成的时间。雪球科技还提供虚拟公交卡生命周期管理，加快了新技术进入智能手机的关键。

在推出手机公交解决方案后，ST正准备推出STPay-Mobile支付解决方案，支付方式与ST和雪球科技合作开发的公交支付模式相同，即将银行和OEM厂商连接到云平台，首批连接的银行卡是VISA 和万事达卡。该解决方案的优势同样是预先验证的（因为集成了ST54安全模块），可以缩短开发时间和系统集成时间，缩短上市时间。

这将是帮助中国手机等制造商走出去的关键，因为如今海外NFC支付非常受欢迎，广泛使用。

在推出手机公交和手机支付之后，ST还准备支持其他应用，例如门禁。在中国，智能门锁同样采用非接触式通信技术，因此有很大的应用机会。数字车钥匙在中国也是一个越来越热的话题，世界其他地方已经推出相关标准，在中国出现了多个不同的专有的汽车蓝牙数字钥匙技术规范。现在人们谈论的是根据车联网联盟标准开发的数字车钥匙，为此，可以期待在 STPay-Mobile中增加数字车钥匙，这是接下来将要推出的服务。

图 移动支付的应用领域

3 银行卡支付

1)世界、亚太及中国市场

如今，银行卡支付仍是一个巨大的市场，复合年增长率保持 1位数增长。据ST和市场调查机构WSTS、ABI等预测，尽管在2020 年受到新冠肺炎疫情影响，市场规模略有下降，但卡发行量仍保持小幅增长，2020 年银行卡发行量约34亿张。预计市场会在疫情后复苏，这主要得益于双界面银行卡的全球部署。此外，各大品牌厂商推出更多创新应用，银行卡出现很多新的外观设计，诸如金属、透明、环保、生态的卡等。值得注意的是，指纹识别技术开始在各地展开试点，特别是受疫情影响，试点过程在加速推进。

亚洲是重要的银行卡市场，市场规模14亿张，约占全球市场规模的40%。所有亚洲国家和地区都宣布了推广双界面银行卡，逐步淘汰接触式卡片，并且渗透率已达一定水平。亚洲的特点是虽然仍在使用 VISA、MasterCard、AMEX、Discovery 和 JCB 等传统支付交易规则，但大多数国家也有各自的支付技术规范，例如东南亚，由于国家众多，市场碎片化严重。

中国传统银行卡市场非常独特，有许多本地的卡芯片供应商，市场竞争非常激烈。

不过，对于移动支付，竞争格局就完全不同了。因为移动支付不是中国特有的，而且在全球市场上越来越受欢迎，中国手机厂商正在关注海外市场，所以对于ST这样的外企，有很大的机会做NFC移动支付。

2） ST的优势

主要有两点优势。

①拥有丰富的NFC控制器和安全模块开发经验。从技术的角度来看，开发一个兼容各种基础设施的NFC和RF前端的难度很大。很多公司尝试过开发NFC芯片，但大都失败了，因为需要很多经验积累。ST具备这些经验和能力。

②ST面向的是全球市场。针对中国和世界其他碎片化地区，ST基本上都用一个产品战略，这是一个很大的优势。ST已在中国和世界其他地区的各种基础设施上验证和测试了其解决方案。

在传统双界面银行卡解决方案方面，ST产品基于三个支柱。①ST31硬件平台，②JavaCard OS操作系统，③STPay-Topaz的各种支付小程序，以满足不同国家的支付交易规则要求。

● ST31硬件平台。迄今，ST智能卡 IC出货量超过 50 亿颗，跻身世界三大智能卡IC供应商之列。最新的产品采用 40 nm技术的ST31P双界面安全芯片，已被大量客户采用。

● STPay-Bio。看好指纹识别支付市场，ST正在利用 STPay-Topaz，在解决方案中增加MCU来处理指纹识别（即从ST知名的STM32L4 MCU中选择型号），并与指纹传感器厂商合作。其中，STPay-Topaz-Bio是ST提供的指纹支付整体解决方案。

ST31N 是STPay-Topaz-Bio解决方案的一个硬件平台。该解决方案正在开发中，面向指纹银行卡市场。据ABI预测，到2025年，指纹银行卡发行量将达3.5亿张。欧洲已经采取多个不同的推进计划，在试点和首次部署方面处于领先地位。亚洲紧随其后，其中印度已开始试点。如果成功，并得到各国监管机构的批准，可能会在今年底或明年初看到一些商用发布。在中国，几家不同的银行已经对这项技术进行了评测。不过，在成本和客户积极性方面仍然存在一些挑战。目前，ST正在开发完整的解决方案，以支持今年的试点和明年的商用发布。

● ST还与一些厂商在Inlay天线和模块上展开合作。

4芯片是在哪里制造和封装的

ST安全微控制器事业部的硬件核心是芯片，这些芯片大部分都是在法国的ST Crolles工厂生产的，使用亚洲的代工厂作为第二产地。封装测试有些是在中国大陆完成的，有些是在中国台湾完成的。

值得一提的是，ST的芯片制造策略往往是在多个地方生产的。首先，ST有内部晶圆厂，所以大多数时候，ST使用自有晶圆厂开发新技术和新产品。当技术成熟，有规模经济效益时，ST与代工厂合作。通常情况下，ST提供双货源，以确保供应的弹性和产量的提升。这种策略同样适用于测试封装，有些封测是在内部完成的，有些是外包给第三方封测厂。