專訪意法半導(dǎo)體 | 解讀NFC汽車鑰匙方案中的“擔(dān)憂與趨勢”

NFC 汽車鑰匙方案介紹

NFC 汽車鑰匙的市場潛力吸引了不少廠商的加入，不乏各個行業(yè)內(nèi)的巨頭們。今天在談技術(shù)問題和趨勢預(yù)測前，先通過意法半導(dǎo)體（ST）的案例和大家一起來了解一下 NFC 汽車鑰匙方案包含哪些有機(jī)組成部分。

• 系統(tǒng)框圖：設(shè)備與車輛之間是如何相互驗證的？

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圖 | ST“數(shù)字鑰匙系統(tǒng) - 安全 NFC 汽車鑰匙”方案系統(tǒng)框圖

• 器件總覽：那些核心器件都有什么特色？

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圖 | ST“數(shù)字鑰匙系統(tǒng) - 安全 NFC 汽車鑰匙”方案核心器件表

直擊 NFC 汽車鑰匙方案中的那些“擔(dān)憂”

• 可靠性：通信干擾與強(qiáng)磁場環(huán)境怎么破？

我相信很多小伙伴和我的想法是一致的，對 NFC 汽車鑰匙的便捷性從來沒有懷疑過，但是對在使用過程中的通信干擾存在疑惑，包括 NFC 汽車鑰匙系統(tǒng)對手機(jī)通信的干擾，也包括手機(jī)對 NFC 汽車鑰匙系統(tǒng)的干擾。此外，在生活中或多或少會接觸一些強(qiáng)磁場的環(huán)境，NFC 汽車鑰匙系統(tǒng)能否堅挺地工作，不受影響？

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圖 | ST 安全微控制器產(chǎn)品市場經(jīng)理汪浩先生

借著受邀參加 ST 2020 年慕尼黑上海電子展專訪的機(jī)會，采訪到了數(shù)字鑰匙系統(tǒng)方面的專家，安全微控制器產(chǎn)品市場經(jīng)理汪浩先生。他告訴筆者，NFC 近場通信的頻率是 13.56MHz，而移動電話或者其他通訊設(shè)備的通信頻率通常都要達(dá)到數(shù)百兆至數(shù)千兆，兩者的工作頻率范圍不同，也就不會產(chǎn)生互相干擾的現(xiàn)象。

而針對強(qiáng)磁場的干擾問題，汪浩則很坦誠地表示，強(qiáng)磁場確實會對 NFC 的正常工作帶來影響，但這樣的場景并不多，除了用戶主動避免在強(qiáng)磁場區(qū)域停車外，在 NFC 汽車鑰匙的芯片和系統(tǒng)設(shè)計中遵循一定的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，做足可靠性測試，可以在一定程度上減少這類問題的發(fā)生，但在邏輯上并不排除 NFC 鑰匙在強(qiáng)磁場環(huán)境下失效的可能。

• NFC 汽車鑰匙安全嗎？黑客中繼攻擊怎么破？

在互聯(lián)網(wǎng)的世界里，黑客的網(wǎng)絡(luò)攻擊總是無孔不入。NFC 汽車鑰匙方案在一定程度上可以歸屬為物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)物，一旦物聯(lián)網(wǎng)受到攻擊，后果相比互聯(lián)網(wǎng)只會是有過之而無不及，因此，安全成為大家關(guān)心的另一個焦點。

當(dāng)問及“在近場通信中，如何看待黑客采用某種信號增強(qiáng)器放大連接信號，讓安裝在汽車門把手上的讀卡器誤以為車主就在汽車旁，而產(chǎn)生誤開關(guān)的現(xiàn)象？”時，汪浩的回答打消了筆者的顧慮。他說，為了安全起見，設(shè)計過程中，在關(guān)聯(lián)安全的每一個環(huán)節(jié)上都必須要遵從適當(dāng)?shù)陌踩珔f(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，這是一種系統(tǒng)級的安全解決方案。

大家都知道，使用 NFC 汽車鑰匙時，需要將密鑰卡（可以是智能卡 / 密鑰卡、NFC 手機(jī)等，下面統(tǒng)稱為密鑰卡）靠近車把手的讀卡器，在近距離范圍內(nèi)，通過電磁感應(yīng)的物理原理，密鑰卡從讀卡器獲得能量后實現(xiàn)電源供電，從而觸發(fā)汽車門解鎖等反應(yīng)。話外之意，即使手機(jī)沒電也是能正常工作的。同時，門解鎖的過程又是一個相互認(rèn)證的過程，即汽車對鑰匙卡通過加密算法的相互認(rèn)證來確?？ㄊ且粡埡戏ǖ目ê蟛艜崿F(xiàn)車門的解鎖。

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圖 | ST“數(shù)字鑰匙系統(tǒng) - 安全 NFC 汽車鑰匙”方案演示

就 ST 而言，通過在智能卡 / 密鑰卡、智能手機(jī)等移動設(shè)備和汽車網(wǎng)關(guān)單元中加入 ST31、ST54、ST33 等車規(guī)級的安全芯片（EAL5+CC 認(rèn)證），即在這些硬件加密加速器的基礎(chǔ)上，從物理和電氣層面實現(xiàn)抵抗攻擊的防篡改功能，保護(hù)敏感信息。

解讀 NFC 汽車鑰匙趨勢幾何？

關(guān)于 NFC 汽車鑰匙的趨勢發(fā)展，汪浩也給到了一些他的解讀，筆者認(rèn)為這些觀點均比較中肯，并無軟推感，下面我們一起來了解一下。

• 新風(fēng)尚以上，標(biāo)配未滿

“近日像特斯拉、比亞迪這類整車廠，蘋果、華為等手機(jī)廠商都在力推 NFC 汽車鑰匙方案，在這些行業(yè)巨頭的引導(dǎo)下，NFC 汽車鑰匙方案一定是未來的一個新風(fēng)向，但標(biāo)配與否？就像手機(jī)中的 NFC 模塊是否會成為標(biāo)配一樣，那目前為止還不是，只有一些高端手機(jī)才會將其設(shè)為標(biāo)配。因此，NFC 汽車鑰匙是否將成為標(biāo)配，還得要看市場的接受程度和推廣力度。”汪浩如是說。

既然不一定是標(biāo)配，那一定會有一些車子出廠時不帶該功能，或者說某些現(xiàn)有車主對該應(yīng)用很感興趣的情況也是存在的，關(guān)于個人改裝或增設(shè)的問題，筆者也向汪浩先生進(jìn)行了求證，他給出的回復(fù)是，“以 ST 的 NFC 汽車鑰匙為例，它是一個系統(tǒng)級的解決方案，結(jié)合了標(biāo)準(zhǔn)化的專用接口、密鑰管理平臺和一些重要功能，并不是一個單一的產(chǎn)品，必須是汽車制造商專有或是在汽車出廠前內(nèi)置在車內(nèi)的，所以作為現(xiàn)有車主是沒有辦法通過個人改裝或增設(shè)來實現(xiàn)這個功能的?！?/p>

• 標(biāo)準(zhǔn)品還是定制化？

“以 ST 為例，整體方案是在 2019 年第四季度推出的，那是一個具備基本功能的大致方案，具體到某款車型或某個品牌需要實現(xiàn)怎樣的功能，還需要進(jìn)一步去溝通與確定，因此是一個定制化的過程?！蓖艉票硎尽?/p>

定制化發(fā)展到一定程度就容易出現(xiàn)碎片化，關(guān)于這個問題是如何解決或者說是如何打算的，汪浩補充道：“不可否認(rèn)，碎片化的可能還是存在的，因為不同車企或手機(jī)廠商的需求不同，定制化總是無法避免。因此，在方案提出的時候就會去遵循 CCC 規(guī)范，車企和手機(jī)廠商也會遵循這個規(guī)范，如此一來，將來改變的東西就會相對少一點?！?/p>

“ST 的目標(biāo)是系統(tǒng)方案商，主要服務(wù)對象也是這些 Tier1 廠商（包括 FAE，暫時并沒有面向普通玩家開放的打算），目前 NFC 汽車鑰匙方案架構(gòu)已定，未來方案升級重心會放在芯片級升級上面，這些都能在一定程度上減小碎片化發(fā)生的概率?！?/p>

聽到這里，小伙伴們是否對具體定制化的需求有所困惑？這里汪浩先生也舉了一個簡單而典型的例子，幫助大家理解。

“有的車廠面向的客戶是我們的老百姓，而有的車廠面向的客戶是租車公司，對鑰匙分享的需求程度不同。我們老百姓的手機(jī)鑰匙分享對象往往是我們的家人、朋友，功能比較簡單。但是租車公司的需求不僅如此，他需要能夠設(shè)置手機(jī)鑰匙分享的權(quán)限、時間額度，提前將這些信息統(tǒng)計好放在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，然后通過空中下載的方式發(fā)到客戶的手機(jī)上，實現(xiàn)對車子的交鑰匙控制?！?/p>

• 車聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（CCC）與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)

CCC 車聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟開發(fā)了一個標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字鑰匙生態(tài)系統(tǒng)，在考慮到隱私保護(hù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對移動設(shè)備的認(rèn)證、存儲和共享，這樣的車輛數(shù)字鑰匙，即使是在智能手機(jī)電量不足時也可保證安全工作。目前使用的這個規(guī)范是 1.0 階段的，2.0 階段的規(guī)范剛發(fā)布沒多久，汽車 OEM 或手機(jī)制造商何時開始全面實施 2.0 階段的規(guī)范，時間點還不大好說。此外，3.0 階段的規(guī)范據(jù)說也在定制之中，很大程度上會將藍(lán)牙及 UWB 即精準(zhǔn)定位加進(jìn)去。

寫在最后

“NFC 的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)很成熟了，從技術(shù)實現(xiàn)的角度來說并沒有什么難點，需要的只是時間的發(fā)酵。具體來講，未來 1~2 年內(nèi) NFC 汽車鑰匙方案的推廣難點在于產(chǎn)業(yè)鏈的整合，不光是芯片供應(yīng)商，還有設(shè)備供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商、車廠，還包括一系列的服務(wù)供應(yīng)商，如何將整個產(chǎn)業(yè)鏈整合起來，才是最大的難點?！?汪浩如是說。

他還補充道， “站在 ST 的角度，解決該難點的切入口是與 Tier1 車企供應(yīng)商加強(qiáng)合作，從需求到推廣，相互協(xié)作，培養(yǎng)最終消費者的消費習(xí)慣。而相比其他競爭者而言，ST 的優(yōu)勢在于其產(chǎn)品線非常豐富，提供的是一站式解決方案，從讀卡器、安全芯片、車規(guī)級 MCU 到系統(tǒng)平臺，從物聯(lián)網(wǎng)安全、小封裝到低功耗，ST 都能游刃有余?！?/p>

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