数字人民币硬件钱包中的“国产芯”,探讨两种可行的方案

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来源:移动支付网

原标题:《数字人民币硬件钱包中的“国产芯”》

近日,数字人民币已经进行了第二次公开测试。目前我国的央行数字货币不断推进,甚至走在了全球前列,而数字人民币作为法定货币,又是国家金融基础设施,其在金融安全、国家安全方面肯定不容忽视。

也正是因此,业内普遍认为数字人民币会在顶层设计、标准制定、功能研发等工作上尽可能地采用国内标准体系,比如国密算法、国企参与等等。而众所周知,数字人民币的硬件钱包涉及到“芯片”问题,无论是智能卡还是手机,其安全芯片的国产化将会至关重要。

金融IC卡国产芯的自给自足

任何一个行业,掌握核心技术的企业才能占据合作的主动权,在智能卡行业,核心部件无疑就是芯片。抛开芯片性能,在某些领域的智能卡并不适合使用进口芯片,例如身份证、社保卡、各类金融卡等,当然也包括未来的数字人民币智能卡。

今年5月底,银联发布的《2020年中国银行卡产业发展报告》中数据显示,2019年金融IC卡订购量10.4亿张,占银联标识卡订购量的96.5%。纯金融应用的IC卡8.7亿张,占金融IC卡订购量的83.9%。国产芯片的订购量4.9亿张,占金融IC卡订购量的47.1%。

从统计图中可以看出,国产芯片近年来已经成为金融IC卡的一大趋势,占比接近5成。而在2016年以前,恩智浦芯片在纯金融IC卡中保持着绝对的市场领先地位。

近年来产业各方全力配合金融领域国产密码的应用,截至2019年末,金融领域累计发行国产密码金融IC卡超过8.7亿,2018年该数据为4.53亿,同比增长了92.1%。

国密算法的规模化应用也促进了我国在金融安全设备、芯片领域的发展,金融IC卡芯片迁移产业促进联盟披露,截至2019年末,纯金融国产芯片累计出货量约16.8亿颗,而2018年该数据为11.26亿颗,同比增长了49.2%。可以看出国产芯片在产能上不断提升,以满足“换芯工程”的供货需要。

可以说如今的金融IC卡领域,大唐微电子、紫光同芯、华大电子等在内的多家企业都具备了自主研发生产金融IC卡芯片的能力,并且国产芯已经取得了长足的进步。

但与金融IC卡局面不同的是,智能手机的芯片名目繁多,产业链冗长,加上并没有国家政策的支持,除了芯片设计、产品的制造和封装技术都不能相提并论,国产芯在智能手机等设备上的应用仍然比不上主流市场。

手机国产芯的自力更生之路

2020年,美国加大了对中国科技企业的打压力度,包括芯片的封禁和断供。而这一影响直接导致包括华为、中兴在内的企业产品线受到影响,而市场因此也激发了“国产芯自力更生”的热潮,一大批芯片企业寻求上市,没有芯片的系统公司则纷纷成立芯片部门,股价飙升、资本注入,市场一片热情。

但资本繁华的背后,我们需要看到的真相是,国产芯仍然与国外顶尖芯片产业存在较大差距,尤其是基于智能手机等设备的芯片国产化还有很长的路要走。

这也是为何华为海思作为全球前十的IC芯片设计厂商,面临美国禁令下仍然无法完全自给自足。因为一款智能手机不仅仅是SoC芯片本身,涉及到的芯片产业链太多,而芯片产业中除了IC设计,还包括IC制造、IC封装测试等等。

半导体行业经过多年发展,已经逐渐形成了IDM模式和Fabless模式两种商业模式并存的局面。IDM模式即垂直整合制造模式,就是芯片的设计、生产、封装和检测都是自己做;Fabless模式即无晶圆生产线集成电路设计模式,指无晶圆厂的芯片设计企业,专注于芯片的设计研发和销售,而其余环节分别委托给专业的晶圆代工厂、封装测试厂完成。

如今全球范围内也仅仅只有英特尔、三星、TI、意法半导体在内的少数几家企业拥有技术和资金实力采用IDM模式,实现完全的自给自足。而无论是国内的海思、联发科还是国外的高通、博通都采用了无工厂的Fabless模式。

据全球半导体协会SIA发布的2019年半导体市场数据显示,英特尔打败三星重回第一,三星、SK海力士、美光科技、博通、高通、TI、意法半导体、Kioxia、恩智浦分列2-10名。前10名中5家是美国厂商,两家是韩国厂商,一家是日本厂商,还有两家欧洲厂商,而中国没有一家厂商上榜。

央视新闻报道称,国务院发布的相关数据显示,中国芯片自给率要在2025年达到70%,而2019年我国芯片自给率仅为30%左右。国内的半导体企业数量足够大,而且也是世界上最大的半导体市场,但在高端芯片方面,尤其是芯片制造和封装测试领域仍然短板明显。

美国的打压会让更多终端产业去考虑整个供应链的安全,也会有更多企业投入到国产芯的制造研发中,这实际上是行业机遇,但同时研发成本、技术交流便会受到一定的限制,这也是挑战。

国内在7nm以下等先进芯片的更高要求制程上,仅有中芯国际能稍微上得了台面,那么是继续用国外的设备来攻克高端芯片的难题?还是回到全面国产化的低端芯片市场做起?最近中芯国际内部人士变动的瓜想必大家也吃够了。关于智能手机芯片国产化的问题说到这里也就不便于再深入,但可以肯定的是智能手机芯片的国产化任重道远,国内企业想要自力更生并不是一朝一夕的事情,毕竟光刻机这一点就是一条横亘在面前的“鸿沟”。

数字人民币硬件钱包可能的国产芯方案

回到数字人民币硬件钱包的话题,目前可以预见的是数字人民币将会采用多种硬件钱包的方案,其中包括基于手机内置安全芯片的方案、基于安全芯片的智能卡方案以及基于安全芯片的SIM卡方案。

其中除了单纯的智能卡方案从本质上类似于金融IC卡,在芯片国产化上拥有自主能力,并且拥有独立于智能手机之外的产品体验。此前,紫光国微在互动平台表示,其智能安全芯片可以用做数字货币的安全载体,如数字货币钱包,也可以用于数字货币支付流程的数据保护和安全认证。

据移动支付网了解,目前数字人民币智能卡硬件钱包的开发大多选择了此前做U盾产品的企业,在安全和加密方面具备较完善的技术优势。

而从国产芯的角度而言,抛开单纯的智能卡不谈,基于智能手机的数字人民币硬件钱包目前来看也只有这两种选择:

第一,采用基于SIM卡的国产化安全芯片方案,脱离手机内置安全芯片的桎梏。 

2019年5月,紫光集团和联通联合发布5G超级SIM卡,兼具存储与SIM电信功能,支持高达128G存储。2019年12月,5G超级SIM卡首销上市。2020年4月,移动携手紫光国微宣布5G超级SIM卡正式上市。

目前,5G超级SIM卡基于内置的安全芯片和NFC功能,线下可充当交通卡、门禁卡、车钥匙,线上可进行金融安全认证、5G电子签名以及大额转账等。更重要的一点是,5G超级SIM卡采用的是紫光国微自主研发的金融级安全芯片,具备国际CCEAL6+、银联安全、国密二级等安全资质。这为5G超级SIM卡未来拓展数字人民币提供了国产背景和“安全”支持。

因此,加上此前紫光国微在互动平台上的表态以及目前基于SIM卡模式的数字人民币硬件钱包方案已经在内部测试中,可以预见这一方案会是几大运营机构的重点选择方向之一。

第二,打破原有的智能手机安全芯片格局,重塑智能手机的安全芯片方案。

此次苏州数字人民币红包测试了基于硬件钱包的“双离线”支付方案,中签人中的小部分人只能通过华为、vivo等指定手机才能体验。这也从侧面反映了硬件钱包对于手机安全芯片的要求,需要特定的NFC手机来实现。但实际上目前手机上的安全芯片并非“国产芯”。

据移动支付网从手机行业人士了解到,目前智能手机在安全芯片领域的国产情况几乎为0,尤其是主流品牌的旗舰手机其NFC芯片都是恩智浦的,而目前NFC芯片基本都是与安全芯片封装在一起,几乎垄断了整个市场。

“NFC芯片和安全芯片理论上可以分开,但是这意味着需要更大的封装空间和更高的技术难度,甚至体验上也可能受到影响。”该人士谈到手机安全芯片与NFC芯片格局时向移动支付网表示。“主要还是产业链的问题,市场空间颗粒大、不够分散,被现有玩家占据市场后,新进入者投资大,拓展阻力很大,风险高。”

归根到底,目前的手机安全芯片主要是与基于NFC功能的手机钱包业务联系紧密,而这个产业链涉及到银行、银联、支付机构,还涉及到交通领域的通卡公司、TSM服务商、机具厂商等等,可谓牵一发而动全身。

“抛开国产安全芯片的价格和性能不谈,就刚刚建立起的NFC支付生态而言,一旦更换芯片意味着整条生态的重组,一方面新进入企业在拓展上存在压力,产业链其它企业都需要进行相应的重新适配,另一方面部分手机厂商可能不太愿意放弃原本建立的体验而进行冒险的尝试。”一位芯片领域资深人士向移动支付网表示。

“但这也是必须要面临的问题和需要作出的改变,受制于人不如自力更生。从华为事件中可以看到整个半导体产业缩影,芯片产业链需要通力合作共克时艰,尤其是手机安全芯片方面更需要有不破不立的决心。”上述人士表示。

由此可见,打破原有的手机安全芯片格局是一件更加困难和具有挑战的事情,先不论芯片的制程和性能因素,单是产业链的重塑就极具考验,这也是为何这一领域长期被垄断的原因。

结语

从目前已有的国产芯角度而言,基于智能卡或者SIM卡的数字人民币硬件钱包更合适,也更加容易落地和推广。从体验上来说,显然是手机内置的安全芯片具备更好的使用体验,但势必国产化会受到影响。

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