就技術本質而言，智慧卡即是將積體電路以另一種方式加以封裝及運用，而積體電路隨著半導體製程技術的不斷進步，其電路密度、資源及功效也跟著不斷地增長，如此使智慧卡能了更多的發揮與應用。
到底目前智慧卡的資源、功效等已發展到何種地步？本文以下將審視兩顆今日的高規格智慧卡：Renesas的AE58C及Infineon的SLE88CFX4003P，以從中瞭解智慧卡的技術已達何種層次。
圖說：Renesas公司AE-5系列晶片卡的功能方塊圖，圖中淡色的功能區塊為標準的週邊功效，而圖中深色的功能區塊則依據系列產品中的各具體產品而定，有的有具備，有的則無。（資料來源：Renesas.com）
?Renesas的AE58C（處理器）
AE58C的內部具有一個32位元的處理器，該處理器可以執行8位元、16位元、32位元的運算指令、乘法指令、除法指令、高速的區塊式資料傳輸指令、以及位元性的操控指令，例如位元資料的轉化與傳輸、位元條件研判後的分支等。
比較特別的是，一般的晶片卡，其晶片的運作速度是以外部的時脈頻率為基準，讀卡機（Card Reader）對晶片卡的CLK接腳輸入時脈，時脈頻率高，晶片卡運作就快，相對的時脈頻率低，晶片卡就以較慢速運作。不過，AE58C並非完全依據CLK接腳的時脈頻率來運作，AE58C在處理器部分是使用內部自有的時脈（internal clock）來運作，與CLK接腳的頻率無關，AE58C的處理器是以16MHz來運作。
此外，AE58C處理器在執行指令時，只要1、2個機器週期（State）就能執行完一個指令，相對於過去8位元的8051微控器，必須要6個週期才能完成一個指令的執行，一直到後續發展才有4個週期完成一個指令，或1個週期完成一個指令的新結構設計。
?Renesas的AE58C（記憶體）
接著是記憶體，AE58C具有288KB的EEPROM、480KB的ROM（Mask ROM）、以及18KB的RAM，其中EEPROM部分是用Renesas公司以MONOS（Metal Oxide Nitride Oxide Silicon）製程技術所製成，且在存取上是以1Bytes～128Bytes為一個區塊（Block）單位來進行讀寫，並在抹除上可一次抹除一個分頁（Page）的記憶空間。另外也有對意外性寫入、意外性抹除等提供防護設計及措施。
進一步的，EEPROM的寫入與抹除，通常需要使用比一般讀取時更高的電壓才行，過去這個較高的電壓都會透過晶片卡的外部接腳（Vpp）來取得，不過AE58C另有作法，AE58C直接在晶片內設置一個電壓泵電路（Voltage Pumping Circuit），透過此電路將一般性供電的電壓進行升壓，以此來取得寫入、抹除所需的較高電壓，如此就不用對讀卡機或相關的卡片存取器要求額外特定的寫入、抹除用的燒錄電壓。
還有，AE58C的EEPROM具有兩種寫入模式，一是一般性的寫入模式，另一則是快速的寫入模式。用一般性模式進行寫入可以覆寫達10萬次，且寫入程序須耗時3mS（毫秒），抹除或不事先抹除的直接覆寫則只要1.5mS。
圖說：Renesas公司針對AE-5系列所提供的開發工具：AE-5系列SE-I實效模擬器（Emulator），圖左部分為開發設計人員所用的個人電腦，可進行晶片卡程式的撰寫開發，開發完成後再經由圖中的USB線路將開發程式傳遞到SE-I模擬器上，以進行AE-5晶片卡的實際運作模擬、演練。（資料來源：Renesas.com）
至於快速寫入模式，以快速方式寫入會使覆寫次數降低，保證的覆寫次數從10萬次降至1萬次，但卻可較快完成寫入程序，完整寫入（抹除後才寫入）須耗時2mS，單純的抹除動作，或不進行抹除而直接寫入，則只要1mS。不過，無論是使用一般性寫入還是快速寫入，資料寫入後都可以保存10年之久。
?Renesas的AE58C（安全性）
在安全性方面，AE58C具備了看門狗計時器（Watchdog Timer；WDT），可使程式執行錯誤的晶片卡即時重置（Reset）；同時也具備了隨機亂數產生器，可支援金鑰加密時所需的隨機亂數。
此外也有防火牆機制，Renesas稱此為Firewall Management Unit，簡稱：FMU，FMU可禁止應用程式存取到非其所屬的記憶體區，以避免不當的資料外洩、竊取。或者，當處理器執行到未定義的不明指令時，也會即時偵知並進行相關處理。
還有，AE58C內建高頻偵測電路、低頻偵測電路、高電壓偵測電路、低電壓偵測電路、高溫偵測電路、低溫偵測電路等，一旦晶片運作時發生時脈過高、時脈過低、電壓過高、電壓過低、溫度過高、溫度過低等情事，AE58C都可以即時掌握並因應。同樣的，AE58C具有非法存取偵測器（Illegal access detector），不合法的存取可以事先偵知並加以禁止。
同樣與安全性相關的，AE58C還有DES引擎，能夠以硬體方式加速DES加解密演算的執行，另外也有加速AES演算的協同處理器、2112位元的模乘法（Modular Multiplication）協同處理器等。
?Renesas的AE58C（其他）
除了處理器、記憶體、安全性外，AE58C提供了2個I/O接腳：I/O-1與I/O-2，如此比ISO 7816原有定義的1個I/O接腳外又多提供1個，其中I/O-1接腳的內部還有UART的支援，使串列傳輸的功效撰寫及執行更加便利。
在供電方面，AE58C支援三種電壓準位：4.5V～5.5V、2.7V～3.3V、1.68V～1.92V，如此無論讀卡器使用的是5V、3.3V、2.5V、還是1.8V，都在AE58C的適用範疇內，且只要讀卡裝置提供上述三種電壓準位的任何一種，即可讓AE58C正常運作，而不用同時提供二種、三種電壓準位。
在時脈方面，AE58C內建相鎖回路（Phase-Locked Loop；PLL）輸入，當相鎖回路的輸入選擇位元為0時，AE58C可以使用1MHz～10MHz的時脈頻率，相對的選擇位元為1時，可接受的時脈頻率範疇就限縮在1MHz～5MHz間。
當然！AE58C也支援省電模態及機制，AE58C具有Sleep Mode 1、2兩種，在AE58C內部的處理器執行SLEEP指令後，即可讓AE58C時進入休眠模式。另外在重置上也有兩種分別，即是冷重置與溫重置，兩種重置對RAM中的資料及暫存器的暫存值有不同的影響性。
圖說：同樣針對AE-5系列的晶片卡，Renesas另有一套開發工具：AE-5系列E6000H實效模擬器（Emulator），該模擬器可以透過各種介面與個人電腦連通運作，包括USB介面、LAN（區域網路）介面、PC Card（PCMCIA/Cardbus）介面、以及PCI介面卡等。（資料來源：Renesas.com）
?Infineon的SLE88CFX4003P（處理器）
與Renesas的AE58C相同的，Infineon的SLE88CFX4003P也屬高規格、高標準的晶片卡。
SLE88CFX3004P也是使用32位元的處理器（或稱：微控制器），此處理器運用Infineon公司的0.13um CMOS製程技術來實現，該處理器為RISC架構，且在執行上已採管線化（Pipelined）設計，並在研製過程中就已將安全防護的概念考慮進去。
不過，SLE88CFX3004P在執行處理的架構設計上似乎更高階，更接近於微處理器的設計，不僅具有1KB的指令快取與2KB的資料快取，還具有記憶體管理單元（Memory Management Unit；MMU）、記憶體防護單元，透過記憶體管理機制，該處理器最高可獲得4GB的虛擬記憶體定址空間。
而在記憶體防護上，SLE88CFX3004P將記憶體劃分出多個封裝（Package），並為每個記憶體封裝賦予一個存取權限（Access Rights），最多可以有256個不同的存取權階，且權限的控制、存取的禁止等動作都是透過硬體電路來執行，使不同的卡片應用程式都獲得嚴密的資料存取防護。
此外，無論是ROM、RAM、EEPROM記憶體，SLE88CFX3004P都提供硬體式的ECC（Error Correction Code）偵錯、更錯機制，使資料確保無誤。
同樣的，SLE88CFX3004P也採行內部時脈電路的設計，最高可達66MHz。同時時脈頻率可依據供電類別進行自動調整，一共有A、B、C三種供電類別。另外也支援相鎖回路模式（PLL Mode）。
更重要的是，SLE88CFX3004P的處理器也對虛擬機器的執行機制提供硬體化的加速設計，透過特別增訂的指令集，即可讓Java Card、MULTIOS等的虛擬機器更快執行。
圖說：Infineon SLE88CFX4003P的各種封裝（或稱：構裝）型態圖。（資料來源：Infineon.com）
?Infineon的SLE88CFX4003P（記憶體）
在記憶體方面，SLE88CFX4003P具有400KB的EEPROM、110KB～168KB的ROM、以及16KB的RAM。
尤其是在EEPROM方面，SLE88CFX4003P允許開發工程師依據應用需求而自由地組態、配置EEPROM，例如A應用需要較多的資料儲存，但不需要太多的程式儲存，如此即可將EEPROM規劃成256KB的程式碼儲存區，以及144KB的資料儲存區。反之若B應用需要較多的程式碼儲存，這時規劃配置就可重新權衡取捨，將321KB規劃給程式碼，再將所剩的79KB配置成資料儲存區。
至於ROM方面並沒有太多的特別，主要是供使用者儲存更多的固定程式與資料（如資料表），RAM方面也類似，RAM除了做為資料變數的暫存外，也可做為資料緩衝區（Buffer），以及堆疊（Stack，大陸方面稱為：堆棧）資料的存放區。
要注意的是，SLE88CFX4003P還有130KB的隱藏ROM，以及20KB的隱藏EEPROM，這是為支援高安全防護性、模組化PSL（Platform Support Layer）與STS等而保留的硬體資源。
接著我們針對EEPROM再更深入說明，SLE88CFX4003P的EEPROM允許50萬次的寫入/抹除，不過這是以每個分頁為單位的抹寫次數，若以每4KB為一個扇區（Sector）來進行寫入／抹除，則最大可允許1650萬次的抹寫。
同樣的，SLE88CFX4003P也具有最少10年的資料保存、持留，不過這項保證也加註更具體的環境條件：須保持在攝氏25度的環境中。
此外，SLE88CFX4003P的EEPROM只要1mS的時間即可完成寫入程序，抹除也只要1.3mS，至於抹寫所需的電壓也一樣是在晶片內自行進行電壓調整而獲得，不用倚賴外部特定電壓的支援。
較耐人尋味的是，SLE88CFX4003P允許EEPROM一邊進行程式寫入（過去多俗稱：燒寫），一邊進行I/O接腳上的資料傳輸，使整體運作更為加速。另外SLE88CFX4003P一次就可以寫入一個分頁的資料（一個分頁最大可以有128Bytes），或一次就可以抹寫一個扇區的資料。
圖說：Infineon SLE88CFX4003P的記憶體組態範例圖。包括100KB～168KB的使用者ROM、隱藏的PSL ROM、隱藏的PSL EEPROM、以及380KB可任意組態配置的EEPROM。（資料來源：Infineon.com）
?Infineon的SLE88CFX4003P（安全性）
在安全性上，SLE88CFX4003P也具備高低電壓感測器、高低頻感測器、溫度感測器、故障感測器、看門狗計時器等，除此之外每個SLE88CFX4003P都有一組獨一辨識的序號，且在晶片的電路佈局（Layout）上也已經針對安全防護需求進行最佳化。
更值得一提的，SLE88CFX4003P也對記憶體的儲存內容進行硬體性的加密防護，如此即便對智慧卡進行精密的拆解，也難以得知確切的資料內容。
除這些外，在硬體加解密引擎上，SLE88CFX4003P具備1408位元的加密引擎，並針對RSA與Elliptic Curves加密進行最佳化，最高能支援2048位元的金鑰長度，同時還有704Bytes的RAM記憶體以支援加密運算。
此外，SLE88CFX4003P也具備硬體式的DES/3DES加速器、隨機亂數產生器（合乎AIS-31規範），最重要的是SLE88CFX4003P通過CC（Common Criteria）認證，達EAL5+的高安全級數，這必須交由政府特屬的機構才能進行驗證認證，一般民間實驗室只能進行EAL1～4層級的認證。
?Infineon的SLE88CFX4003P（其他）
最後，SLE88CFX4003P也具有省電模式，進入休眠模式後的用電不到100uA，至於運作中的用電則與工作頻率有關：每MHz約0.35mA的用電。
另外在外部供電電壓與外部時脈頻率上，可接受的電壓範疇為1.62V～5.5V，可接受的頻率範圍則為1MHz～10MHz。工作溫度為-25℃～85℃，可承受的靜電電壓超過6000V。
圖說：Infineon在晶片卡方面的編碼規則圖。88指的是32位元，其他還有66與50等族系（Family）。此外C表示晶片內具有控制器、F代表非揮發性的記憶體是使用Flash Memory，X表示晶片卡內具有加密控制器、400表示晶片內的EEPROM容量（即400KB）等等。（資料來源：Infineon.com）
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