Couverture ElectroniqueS n°127

Parmi les principales tendances qui mènent les évolutions des circuits pour cartes à puce, la croissance du sans-contact poursuit son chemin, le NFC excite toujours les passions, et la diversité des marchés visés par ces composants se concrétise par l'apparition de nouveaux facteurs de formes. Le microcontrôleur encartable est en pleine forme, n'en doutons pas ! Il n'y a qu'à se reporter aux dernières données d'Eurosmart sur ce sujet pour s'en convaincre. Il s'est vendu près de 4,5 milliards de cartes à puce en 2007, dont les deux tiers étaient des dispositifs à microprocesseur, soit une croissance de 24,5 % par rapport à l'année 2006. Cette tendance devrait s'amortir cette année, principalement du fait de la baisse de la demande des cartes mémoire.Dans le créneau des puces intelligentes, en cela qu'elles ne sont pas juste des composants de stockage de données, les cartes SIM se sont taillées la part du lion, puisqu'elles représentent 2,65 milliards de circuits commercialisés en 2007, soit près de 30 % de hausse par rapport à l'exercice précédent. Et la SIMalliance augure de dépasser la barre des 3 milliards de cartes SIM vendues pour l'année en cours. Après le marché des télécoms, viennent les circuits pour les services financiers (avec 510 millions de cartes) et les produits pour applications médicales et gouvernementales. Le sans-contact aussi a montré une excellente santé, avec 630 millions de circuits sécurisés à liaison radiofréquence, dans un marché détaillé dans le tableau de la page suivante. Dans ce total, 27 % des dispositifs sont dotés d'une sécurité forte, pour les applications telles que passeports électroniques, cartes d'identité ou bancaire EMV, le reste concernant des modèles à mémoire disposant de sécurisation plus élémentaire.La sécurité renforcée pour étayer le multiapplicatifAu fil des années, les microcontrôleurs encartables n'ont cessé d'évoluer, aussi bien celui d'entrée de gamme que le joyau, voyant passer les c&oelig;urs du simple 8 bits compatible 8051 au 32 bits tournant à plusieurs dizaines de mégahertz optimisé pour des systèmes d'exploitation sécurisés multiapplicatifs. Et cela avec davantage de mémoire et une consommation moindre, mais toujours sous le joug des contraintes sécuritaires.Cette nécessité se reporte à deux niveaux dans le circuit. Au niveau physique d'abord, avec pléthore de dispositifs de protection et de détection actifs et passifs, pour protéger le contenu de la puce contre toute attaque, depuis le marteau et le burin jusqu'aux techniques d'injections de fautes les plus subtiles. Secundo au niveau exploitation et traitement des données confidentielles, par le chiffrement assuré par les ressources cryptographiques embarquées. Alors que, pour l'ensemble des fabricants, les efforts de développement se rejoignent aujourd'hui vers les solutions 16 bits comme compromis intéressant en termes de puissance de calcul et intégration du c&oelig;ur CPU, les 8 bits et les 32 bits s'entourent de périphérique de chiffrement, à algorithmes symétriques ou asymétriques, à clés secrètes, publiques et privées, de génération de nombres aléatoires et de calcul de CRC, depuis les ressources câblées jusqu'aux puissants coprocesseurs cryptographiques, en passant par de simples librairies logicielles.Ces évolutions technologiques se poursuivent, alors qu'on voit se dérouler les premières transactions sécurisées sur réseau public par mise en &oelig;uvre de procédés de chiffrement quantique, et se renforcent avec la généralisation croissante de la puce sécurisée dans toute opération d'identification et d'authentification ; en parallèle les moyens de contrôle suivent la même voie par la mise au point de standards et l'établissement de certifications officielles, nationales et internationales. Dans l'Hexagone, c'est le DCSSI qui délivre le certificat suite à l'évaluation par le Cesti de la puce concernée. Les Critères Communs sont un ensemble de concepts, de méthodologies et de règles qui se jouent à l'échelon international pour définir un niveau d'évaluation d'assurance (EAL) des différents aspects matériels et/ou logiciels du dispositif sécurisé en question, comme la carte à puce.La norme Iso 7816 est historiquement celle qui définit l'interface et les protocoles d'échanges de données ainsi que les caractéristiques physiques (dimensions maximales de 25 mm2) du circuit encarté. Ce dernier élément est primordial, car il constitue une contrainte majeure pour les fabricants de microcontrôleurs encartables qui cherchent à multiplier les ressources disponibles sur une surface de silicium qui ne grossit pas, d'où la quête du meilleur compromis technologique, pour les mémoires notamment (Rom, Ram et autres mémoires utilisateurs non volatiles comme l'Eeprom), entre quantité de cellules, encombrement, temps d'accès, consommation et robustesse. Ainsi a-t-on pu voir sortir diverses recettes de technologies flash, voire de la Fram.A présent, le temps est à la communication faible distance. Afin d'assurer la migration en douceur, les constructeurs dotent leurs produits d'une double interface, avec et sans contacts. Les principales répondent aux normes Iso 7816 et Iso 14443, mais les évolutions futures inspirent les constructeurs à implémenter ici une interface SWP (Single wire protocol) ou un port USB2.0 sur les contacts non employés par l'Iso 7816. Si le démarrage du sans-contact fut laborieux, aujourd'hui il est au seuil de son déploiement massif. Déjà largement diffusé dans le laboratoire technologico-sociétal insulaire qu'est le Japon, il s'installe en nos contrées, notamment dans le transport et l'identification.L'intégration d'un c&oelig;ur de processeur efficace, de ressources cryptographiques, de vastes espaces de mémoire et des divers périphériques d'interfaces, voilà un fabuleux défi quand la dimension maximale du silicium est fixée ! La géométrie a bien évolué depuis les débuts de la puce encartable en 800 nm, si bien qu'aujourd'hui les processus de fabrication de 220 nm à 130 nm sont devenus communs et que les premiers composants en 90 nm sont à présents disponibles, STMicroelectonics en ayant eu la primeur avec sa carte SIM ST21F384 au salon Cartes de l'année dernière. La complexité attendue du dispositif croît également et le compromis demeure la règle, sauf qu'elle ne s'applique pas en ce qui concerne la sécurité, qui fait loi entre toutes. C'est notamment pour cette raison que les c&oelig;urs 16 bits sont actuellement le plus souvent employés au sein d'un microcontrôleur encartable. Un schéma étant parfois plus parlant qu'un long discours, la figure reprend l'architecture fonctionnelle du SLE66CL180PE de l'allemand Infineon, puce double interface en technologie Cmos 0,22 µm, un exemple on ne peut plus représentatif de toute cette question de surface.Cela dit, le compromis aboutit tout de même à mettre en &oelig;uvre un c&oelig;ur 32 bits pour certaines applications. Une telle puissance n'est nécessaire que dans le cas de systèmes multiapplicatifs, un marché en cours de développement. Ces applications conduisent à l'usage de systèmes d'exploitations adaptés à l'environnement particulier du microcontrôleur embarqué, tels que Multos de Maosco ou JavaCard, qui a fêté les dix ans de ses premières spécifications l'année dernière. Le jeu d'Api de l'OS de Sun et du Forum JavaCard a ainsi été porté sur plus de 3 milliards de cartes à puce en cumulé. Avec sa dernière version majeure, Next-Generation Java-Card, la solution pour microcontrôleur encartable s'aligne sur les autres plates-formes d'exécution Java, notamment la Java ME bien connue dans le monde de la téléphonie mobile. Sa machine virtuelle ne se cloisonne plus à de l'interprétation de « bytecode » (1) : elle assure à présent le support des principales caractéristiques de Java ME, telles que le chargement des fichiers de classe sans prétraitement et la libération automatique de la mémoire grâce au « ramasse-miettes » (2). Associant applications traditionnelles de la carte à puce et Web, apte à la gestion des interfaces Iso 7816, USB ou NFC, il faut bien à cette librairie de ressources logicielles un c&oelig;ur 32 bits doté de 16 à 32 Ko de Ram, d'un minimum de 300 Ko de Rom et de 64 Ko d'Eeprom.(1) Dans l'architecture Java, c'est le dispositif qui libère automatiquement les objets placés dans la mémoire de travail par l'application Java.(2) Code intermédiaire dont le format a été défini par Sun dans lequel est traduit le code source d'une application écrite en langage Java après passage en compilation. Son exécution nécessite le décodage préliminaire par la machine virtuelle Java enfouie sur la plate-forme concernée.

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