内置34K字节高密度EEPROM和模算术处理器(MAP)的智能卡集成电路

文章出处：http://www.singbon.com 作者：意法半导… 人气： 发表时间：2005年11月17日

意法半导体公司 陈德勇 关键字： EEPROM 模算术处理器(MAP) 智能卡集成电路

　　在今天的数字社会里，非对称加密算法的开发为数字安全领域开拓了一片新天地。有了这种加密技术后，各种密钥管理的实现变得非常容易，电子数字签名也正在成为可能。
　　另一方面，便携式用户友好物理数据存储器安全技术的可行性，已经在以芯片形式制成的卡片（智能卡）上得到验证。然而，由于智能卡加密算法的算术复杂性，安全数据交换的所有最优工具至今还未实现全面融合。为解决这一问题，全球掀起了对复杂控制器智能卡的研发浪潮。本文主要介绍影响今天微电子工业的物理因素和制约条件。在论述过程中，为了便于读者理解，我们将引用ST基于ST19X系列平台的最新加密智能卡集成电路。
　　以下两个特性是引起智能卡加密复杂性的主要因素:
　 （1）基于模算术的智能卡公用密钥算法，目前，标准CPU并未为这项任务优化。
　 （2）全部公用密钥算法的安全性完全取决于算子的长度。今天，512位算子是安全操作的基本条件，大多数运营商倾向于选择1024位。对于32位处理器来说，这已经是一个十分艰巨的计算任务了，对于8/16位处理器来说，其难度便可想而知了。
　　同时制约智能卡CPU性能还有另外两个因素:
　 （1）尺寸限制：ISO7816标准规定，芯片尺寸在一个IC卡上的模块最大的尺寸不能超过25mm2.
　 （2）电流消耗限制：电流消耗不仅受到ISO7816的限制，而且还受到移动设备市场（如移动电话）的影响，虽然ISO标准允许最大电流为200mA，但是，超过20mA的卡在市场上根本没有销路。
今天，广泛使用的智能卡还是一个8位增强型的CPU，内配一个处理算术计算的协处理器。因此，功能强大的32位CPU可望在来年具有广泛的应用前景。ST针对这一需求，专门研发了一个32位智能卡RISCCPU平台SmartJ。我们将在下文中专门介绍这一平台。
　　从性价比看，高性能CPU不能满足用户对性能的需求。实现主流非对称加密算法RSA在5MHz时的可用计算次数之前，首先需要一个为算法而优化的32位RISCCPU，以便实现不少于300ms典型加密／签名次数。一个典型标准的8/16位CPU（采用0.6(m技术)需要至少20mm2