手机里的NFC到底是什么鬼？

NFC即近距离无线通讯技术。这个技术由非接触式射频识别(RFID)演变而来，由飞利浦半导体(现恩智浦半导体公司)、诺基亚和索尼共同研制开发，其基础是RFID及互连技术。近场通信是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频率运行于10厘米距离内。其传输速度有106Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三种。

NFC在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。工作频率为13.56MHz，但是使用这种手机支付方案的用户必须更换特制的手机。这项技术在日韩被广泛应用，他们的手机可以用作机场登机验证、大厦的门禁钥匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等。

NFC的起源

大概在 2003 年，当时的飞利浦半导体和索尼公司计划基于非接触式卡技术发展一种与之兼容的无线通讯技术。飞利浦派了一个团队到日本和索尼工程师一起闭关三个月，然后联合对外发布关于一种兼容当前 ISO14443 非接触式卡协议的无线通讯技术，取名NFC(Near Field Communication)。

该技术规范定义了两个 NFC 设备之间基于 13.56MHz 频率的无线通讯方式，在 NFC 的世界里没有读卡器，没有卡，只有 NFC 设备。该规范定义了 NFC 设备通讯的两种模式:主动模式和被动模式。并且分别定义了两种模式的选择和射频场防冲突方法、设备防冲突方法，定义了不同波特率通讯速率下的编码方式、调制解调方式等等最最底层的通讯方式和协议，说白了就是解决了如何交换数据流的问题。

该规范最终被提交到ISO标准组织获得批准成为正式的国际标准，这就是 ISO18092，后来增加了 ISO15693 的兼容，形成新的 NFC 国际标准IP2，也就是 ISO21481。同时ECMA(欧洲计算机制造协会)也颁布了针对 NFC 的标准，分别是 ECMA340和 ECMA352，对应的是ISO18092[2] 与ISO21481 ，其实两个标准内容大同小异，只是 ECMA 的是免费的，大家可以到网上下载到,而ISO标准是收费的。不过，所幸的是，为了促进标准化，ISO/IEC 18092：2013 和ISO/IEC 21481：2012版均可在ISO官方网站上下载到免费的电子版。

为了加快推动NFC产业的发展，当时的飞利浦、SONY 和诺基亚联合发起成立了 NFC 论坛，旨在推动行业应用的发展，定义相关基于NFC应用的中间层规范，包括一些数据交换通讯协议 NDEF，包括基于非接触式标签的几种 NFC tag 规范，主要涉及到卡片内部数据结构定义，NFC 设备(手机)如何识别一个标准的 NFC 论坛兼容的标签，如何解析具体应用数据等等相关规范，目的是为了让不同的 NFC设备之间可以互连互通。比如不同手机如何交换数据，如何识别同一个电子海报等等。

NFC技术的工作原理

NFC技术能够快速自动地建立无线网络，为蜂窝、蓝牙或WiFi设备提供一个“虚拟连接”使设备间在很短距离内通信，适合移动设备、消费电子产品、PC和智能控件间的通信工作。

NFC通信在发起设备和目标设备间发生，任何的NFC装置都可以为发起设备或目标设备。两者之间是以交流磁场方式相互耦合，并以ASK方式或FSK方式进行载波调制，传输数字信号。发起设备产生无线射频磁场来初始化(调制方案、编码、传输速度与RF接口的帧格式);目标设备则响应发起设备所发出的命令，并选择由发起设备所发出的或是自行产生的无线射频磁场进行通信。

NFC有三种工作模式：主动模式、被动模式和双向模式。

主动模式下，每台设备要向另一台设备发送数据时，都必须产生自己的射频场。如上所示，发起设备和目标设备都要产生自己的射频场，以便进行通信。

这是点对点通信的标准模式，可以获得非常快速的连接设置。

被动通信模式正好和主动模式相反，此时NFC终端则被模拟成一张卡，它只在其他设备发出的射频场中被动响应，被读/写信息。

双向模式下NFC终端双方都主动发出射频场来建立点对点的通信。相当于两个NFC设备都处于主动模式。

NFC与RFID区别

RFID，Radio Frequency Identification，即射频识别，又名电子标签。顾名思义，RFID的工作原理就是给一件件物品上贴上一个包含RFID射频部分和天线环路的RFID电路。

携带该标签的物品进入人为设置的特定磁场后，会发出特定频率的信号，阅读器就可获得之前该物品被写入的信息。

这有点像工作人员脖子上挂的胸牌，而你就是他的主管，当他进入你的视线，你就可以知道他的姓名职业等信息，还可以改写他胸牌的内容。

如果说RFID是一个人戴着胸牌方便别人了解他，那么NFC就是两个人都戴着胸牌，而且他们可以在看到对方后任意更改胸牌上的内容，改变对方接收到的信息。

NFC与RFID在物理层面看上去很相似，但实际上是两个完全不同的领域，因为RFID本质上属于识别技术，而NFC属于通信技术。

首先，NFC将非接触读卡器、非接触卡和点对点功能整合进一块单芯片，而RFID必须有阅读器和标签组成。RFID只能实现信息的读取以及判定，而NFC技术则强调的是信息交互。通俗的说NFC就是RFID的演进版本，双方可以近距离交换信息。NFC手机内置NFC芯片，组成RFID模块的一部分，可以当作RFID无源标签使用进行支付费用;也可以当作RFID读写器，用作数据交换与采集，还可以进行NFC手机之间的数据通信。

其次，NFC传输范围比RFID小，RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米，但由于NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。

第三、应用方向不同。NFC看更多的是针对于消费类电子设备相互通讯，有源RFID则更擅长在长距离识别。

随着互联网的普及，手机作为互联网最直接的智能终端，必将会引起一场技术上的革命，如同以前蓝牙、USB、GPS等标配，NFC将成为日后手机最重要的标配，通过NFC技术，手机支付、看电影、坐地铁都能实现 。

NFC的技术特征

与RFID一样，NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递，但两者之间还是存在很大的区别。首先，NFC是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术，其传输范围比RFID小。其次，NFC与现有非接触智能卡技术兼容，已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。再次，NFC还是一种近距离连接协议，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。与无线世界中的其他连接方式相比，NFC是一种近距离的私密通信方式。

NFC、红外线、蓝牙同为非接触传输方式，它们具有各自不同的技术特征，可以用于各种不同的目的，其技术本身没有优劣差别。

NFC手机内置NFC芯片，比原先仅作为标签使用的RFID更增加了数据双向传送的功能，这个进步使得其更加适合用于电子货币支付的；特别是RFID所不能实现的，相互认证和动态加密和一次性钥匙(OTP)能够在NFC上实现。NFC技术支持多种应用，包括移动支付与交易、对等式通信及移动中信息访问等。通过NFC手机，人们可以在任何地点、任何时间，通过任何设备，与他们希望得到的娱乐服务与交易联系在一起，从而完成付款，获取海报信息等。NFC设备可以用作非接触式智能卡、智能卡的读写器终端以及设备对设备的数据传输链路，其应用主要可分为以下四个基本类型：用于付款和购票、用于电子票证、用于智能媒体以及用于交换、传输数据。

NFC的工作应用模式

卡模式

用于非接触移动支付，如商场、交通等应用，用户只需将手机靠近读卡器，然后用户只需输入密码确认交易或者直接接收交易即可。例如门禁管制，车票，门票等。卡片由读卡器供电，如卡片携带设备电量耗尽，也可正常使用。

读写模式

即非接触采集数据(读取或写入均可实现)，比如从海报或者展览信息电子标签上读取相关信息。

点对点模式

两个具备 NFC 功能的设备链接，实现数据点对点传输，如下载音乐，交换图片或者同步设备地址薄。因此通过 NFC，个设备如数码相机，计算机，手机之间，均可实现无线连接。

NFC技术主要应用

金融支付

NFC 在金融支付当中的应用是最为红火的，各大银行巨头齐推的支付钱包，也让人产生了一种错觉，NFC只应用在支付。无论褒贬，NFC对金融支付行业的颠覆是无可厚非的。在未来，人们将通过NFC与手机钱包的配合进行日常支付，更甚者，它不仅仅会消灭信用卡，还将消灭现金。

交通

交通可以说是NFC应用最为基础的功能，通过NFC设备触碰闸机口的读卡区域，可以自动打开闸道，这是将城市交通卡的功能集成到NFC设备之上，通过卡模拟实现。实际案例上，国内手机深圳通虽然使用的是2.4G技术，技术实现上与NFC有所不同，但使用方式都是一样的，而NFC技术也可以在地铁公交的小额支付环境中大展神威。

业内认为，“公交服务和交通服务特别是在亚洲NFC发展的一个重要驱动力。”NFC可以帮助交通系统在效率上提高一个数量级，而交通系统对NFC的支持，也将助推NFC，使之完成良好生态系统的初步也是基本构架。

广告

NFC标签因其可重复读写，并且可记录读取的次数，在广告业也将掀起一番变革。在深圳地铁，扶梯随处可见二维码，但却极少有人会去扫描读取，这是因为二维码需要对准读取，而人在动态的扶梯当中是难以对准的，从人性化设计来说，扶梯上的二维码鸡肋非常。而NFC则可以在这种情况下实现对二维码相关功能缺乏的互补。在动态时，NFC更利于读取。

图书出版

对于图书而言，一直存在的争议是电子图书是否会替代纸质图书，而现在NFC技术的到来，也将改变图书出版的原有模式。

通过NFC设备读取可以浏览多媒体，互动性、信息娱乐、个性化、社交媒体等都可以添加，如此可以带来不一样的阅读体验，特别是在视频、游戏、社交功能的添加之后，纸质图书也变得缤纷多彩。

出版不仅仅可以是图书，在光碟唱片上，NFC也可以应用，首先是一个盗版的防止，二维码虽然也有一定的防伪功能，但是可复制性太强，安全上难以与NFC比肩。索尼就试图通过NFC进行游戏的防伪，杜绝二手游戏的流通，游戏的光碟将内置NFC标签，通过游戏主机的读取之后激活程序，而且该光碟需与特定的播放设备或用户帐户挂钩之后才能运行，这样其它设备及用户将无法使用该光碟。视频声效和防伪的结合，在一定程度上可以丰富图书出版的形式，增加可阅读性。随着NFC标签成本的逐渐降低，NFC在图书出版中的应用也将随之增加。

通信

NFC继承了RFID该有的人机交互、机器与机器交互等功能都将走出专业工厂应用，走向人们日常家电当中，实现人们对家电的简单可控。

当下比较多的NFC家电应用有NFC蓝牙音箱、支持NFC的笔记本、NFC数码相机、NFC智能电视，而NFC手机不必多说的成为人们日常生活中最常用的电子设备，随着物联网概念的兴起，NFC也将逐渐进入人们的生活当中。

医疗

医疗行业需要的是化繁为简的技术，数据的管理至关重要，近日，哈佛大学也试图通过NFC进行药品追踪管理。追踪系统使用的是谷歌Nexus 7 NFC设备，使用该设备可以运行最新的应用并且储存每个病人的医疗数据以及用药情况，整个系统应用的NFC标签可以作为腕带，系在病人的手上，也可以在医疗袋和员工卡上附带。当需要进行用药情况管理时，护士使用NFC设备触碰上述拥有NFC标签的物品，设备中的应用将检查是否药物的种类和剂量使用得当，并且记录本次用药情况以及用药人，很好的保证了医护工作人员对用药的责任审查。

而英国某公司则通过NFC进行医护工作人员的管理，在每个需要医疗护理的家庭安装一个NFC标签，医护工作者到达和离去时都要进行一次读取，与此同时，后台还会实时传递合适的任务(如在附近的工作)，并且将相关信息发送至工作者的手机。当然，受到医护照料的家庭也可以实时查询医护情况。

身份识别

NFC由于天生通信距离短，传输范围上也许比不上蓝牙、红外等通信手段，但是其安全性与生俱来，特别是在SE安全元件的帮助下，NFC卡模拟功能成为身份识别的重要手段。

NFC汽车钥匙是NFC卡模拟的经典应用，也是身份识别领域的新锐应用，而身份识别涉及的安全问题，国外已有厂商通过NFC将线下的实体证件与线上的社交账号结合，完成安全的身份识别登录。

NFC技术在手机上的主要应用

1、接触通过(Touch and Go)，如门禁管理、车票和门票等，用户将储存车票证或门控密码的设备靠近读卡器即可，也可用于物流管理。

2、接触支付(Touch and Pay)，如非接触式移动支付，用户将设备靠近嵌有NFC模块的POS机可进行支付，并确认交易。

3、接触连接(Touch and Connect)，如把两个NFC设备相连接，进行点对点(Peer-to-Peer)数据传输，例如下载音乐、图片互传和交换通讯录等。

4、接触浏览(Touch and Explore)，用户可将NFC手机接靠近街头有NFC功能的智能公用电话或海报，来浏览交通信息等。

5、下载接触(Load and Touch)，用户可通过GPRS网络接收或下载信息，用于支付或门禁等功能，如前述，用户可发送特定格式的短信至家政服务员的手机来控制家政服务员进出住宅的权限。

来源： 中科院物理所

NFC和安全芯片亮相，汇顶对未来充满信心

对于汇顶科技来说，坚持研发高投入是他们最近几年不得不提的一个重点工作。据公司发布的财报显示，汇顶科技在2021年研发投入总额高达19.82亿元，同比增加2.28亿元，增长幅度为13.01%。单看这个数字，我们也许体会不到汇顶的研发投入什么水平。但如果我告诉你，汇顶科技的研发投入总额占营业收入比例34.7%，这足以证明他们对研发的重视。按照汇顶科技董事长兼CEO张帆先生在财报说明会上所说，公司之所以坚持那么高研发投入，其主要原因是由汇顶科技面向未来持续发展的战略布局所决定的。那就是持续加大新技术研究和产品开发的投入力度，积极拓宽技术和市场覆盖面，为公司长期成长奠定坚实基础。在坚持多年投入之后，汇顶科技也取得了累累硕果。如新近发布的NFC和安全芯片进展，就是其中的典型代表。

涉足NFC和安全芯片市场

在上月底，汇顶科技宣布，公司首款NFC（近场通信）芯片正式通过业界最为权威的NFC Forum认证，这标志着该产品的互操作性和射频性能已达到商用标准，拉开汇顶科技进军NFC应用市场的序幕。相关资料显示，汇顶科技NFC芯片的发射功率、接收灵敏度等射频性能均达世界一流水准，且支持更小天线设计；同时兼容性极广，尤其体现在对非标读卡器的良好兼容，可全面支持城市交通以及各类门禁系统的应用。与此同时，汇顶科技首款eSE（embedded Security Element）芯片一次性通过全球安全领域高等级的SOGIS CC EAL5+安全认证，标志着汇顶科技面向智能终端和物联网应用倾力打造的安全芯片达到全球一流安全水准，将加速其商业化应用进程。作为国内首颗获得高级别国际认证、专为移动设备打造的嵌入式安全芯片，汇顶科技认为其eSE芯片将为基于智能手机、可穿戴设备的移动支付、身份认证应用，提供芯片级安全保护。在谈到为何看好这两个芯片方向的时候，汇顶科技在其年报中解析说，疫情改变了人们的日第生活，加快了生活方式的数字化、网络化、智能化发展步伐。非接触式支付、出行等应用场景的铺开，兼顾了安全与便利，并加速了 NFC 及手机 eSE 安全芯片的普及。相关机构的统计也肯定了汇顶科技选择。根据 ABI research 统计数据，2021 年全球有超过8亿部新增手机、可穿戴设备支持 NFC 功能，并且会保持较高的 CAGR 增长率。市场调研机构MarketsandMarkets最新的调研数据也显示，全球嵌入式安全市场规模预计将从 2022年的 68 亿美元增长到 2027 年的 90 亿美元，年复合增长率达5.9%。在这样的市场机会吸引下，汇顶科技迅速切入了这两个市场。但我们必须清楚认识到，和很多其他芯片赛道一样，NFC和eSE芯片市场不但拥有一些老牌劲旅，前景一致看好的市场也吸引了不少强手环伺。作为后进者的汇顶科技，为何对自己进军这个稍显陌生的市场充满信心呢？针对这个问题，汇顶科技董事长兼CEO张帆先生首先指出，随着手机功能的增多，涉及到的安全管理需求也在变化。为此对于未来新的安全应用，竞争优势就在于谁能够更快速地响应、更好地满足客户需求。“在数字货币方面，目前中国已经走在全世界前面。因此类似汇顶科技这样的公司，应该抓住这些新的应用的机会，从而帮助客户更快速、更好地落地解决方案，让用户有更好的体验。”他接着说。张帆同时强调：“在任何领域都有竞争，而竞争最核心的还是技术。公司多年的技术积累，让我们在这两个市场保持了较强的竞争力。”这也正是汇顶科技过去几年能够扩充公司产品线，降低单一市场和客户依赖的风险，把公司产品的应用市场从手机，逐渐拓展到PC、可穿戴、IoT、汽车等新市场领域的底气之一。

更多新品齐发，对未来充满信心

除了上述的NFC和安全芯片，汇顶科技在财报说明会上还带来了更多的产品更新。首先，在传统产品上，汇顶科技触控产品业绩在不断增加，技术持续领先。如用于折叠屏手机的触控芯片已经在客户产品上量产面市，新一代产品也在开发中；车规级触控产品也呈现了高速成长。公司同时还在进行新的生物识别技术和产品的开发，很快能够籍此给老产品线带来新的成长动力。其次，在广为关注的音频产品上。汇顶今年不但推出了针对手机市场的新一代小功率音频功放以外，还在开发针对家庭音响的中大功率音频功放产品，包括针对汽车的产品也在开发之中。“音频产品是我们重要的发展领域，现在已经有很好基础，团队也变得越来越强，市场份额越来越大。相信通过持续不断努力，未来还会有更大的发展空间。”张帆表示。连接产品则是汇顶科技近些年重点发力的又一个方向，当中就涵盖了NB-IoT和BLE芯片。从张帆的介绍我们得知，汇顶科技的NB-IoT芯片凭借低功耗、加密子系统和配备Open CPU，不需要额外配置的MCU等优势，在市场获得了客户认可。除了NB-IoT芯片，汇顶科技的BLE产品也在最近这两年迎来高速成长，2021年更是第一次达成了突破千万片出货的成就，展望今年的销售还会呈现高速成长。与此同时，汇顶还在规划和开发适用汽车规格的蓝牙产品。来到TWS蓝牙芯片方面，汇顶科技的产品竞争力很强，虽然一些规格和客户要求的变化导致了量产延迟，但今年投入量产的机会非常大。至于热度日渐攀升的智能手表市场，汇顶科技倚仗公司在心率传感器、蓝牙、eSE和NFC等几方面的布局，可助力客户开发体积小、功耗低、成本便宜、具有全面竞争力的产品，“目前还没有任何一个公司在手表上有我们这么多的产品，这个产品组合将帮助我们在手表市场、可穿戴市场构建更强大的竞争力。”张帆告诉记者。正是因为在多个领域有了布局，这就让汇顶科技有能力，并正在摆脱过去对单一产品依赖的现状。财报数据显示，汇顶科技2021年指纹芯片占主营业务收入的63.52%，较上年同期占比减少12.08个百分点；触控芯片占主营业务收入的20.24%,较上年同期占比增加4.13个百分点，其他芯片占比升至16.24%，同比增加7.95个百分点。虽然基本面向好，但张帆也直言不讳，汇顶科技正在面临着困难。但他同时也指出，任何公司的发展都不可能是一帆风顺的。对于汇顶科技而言，这次并不是第一次遇到挑战。这也是张帆说“公司成长的本质就是不停解决新的问题，克服新的困难”的原因。为了实现公司的既定目标，张帆告诉记者，汇顶科技会一如既往地贯彻执行公司的发展战略：一方面开发更多产品，一方面拓展更多客户和不同的市场。在产品方面，据介绍，通过持续的研发投入，汇顶科技目前已拥有传感产品、触控产品、连接产品、音频产品、安全产品五大品类。2022年，公司将继续围绕“传感、计算、连接、安全”四个方向的核心技术，构建多样化的技术能力，形成更丰富、更多元化的产品线。在市场方面，除了国内的客户，汇顶科技又进一步加大了公司在海外市场拓展上的力度，这在最近也取得了初步成果。数据显示，现在汇顶海外客户营收贡献已经占了相当的比重，与海外的客户也都是高端项目，这让公司也越多看到了未来新增长的曙光。“不经历风雨怎么见彩虹。今天我依然对公司未来保持信心，也希望大家能够继续支持我们，我们也会用努力工作来回报大家的支持和信任，相信不久就能看到我们重新进入新的快速增长轨道。”张帆说。

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