感應IC卡
感應M1白卡
一、感應IC卡產品描述
感應IC卡是IC卡中的一種，感應IC卡又稱射頻IC卡、非接觸式IC卡。感應IC卡成功地解決了無源（卡中無電源）和免接觸這一難題，是電子器件領域的一大突破，無源和免接觸指的是感應IC卡通過內置天線來進行通訊，射頻接口電路是關鍵的核心技術，它從讀卡器接收射頻能量，為芯片提供電源，并采用相移鍵控和加載調幅等技術實現卡與讀卡器間的無線通訊。主要應用于公交、輪渡、地鐵的自動收費系統，也大量應用在門禁管理、身份證明和電子錢包中。我們平時所用的公交卡就是感應IC卡。
感應IC卡由IC芯片、感應天線組成，封裝在一個標準PVC卡片中，無外露部分。感應IC卡的電氣部分由一個天線和ASIC組成，卡片的天線是只有幾組繞線的線圈，很適于封裝到標準卡片中，卡片的ASIC由一個高速（106KB波特率）的RF接口、一個控制單元和一個8K位EEPROM組成。感應IC卡的讀寫過程，是由IC芯片與讀寫器之間通過無線電波來完成讀寫操作的。感應IC卡是一種無源體，當讀寫器對卡進行讀寫操作時，讀寫器發(fā)出的信號由兩部分疊加組成：一部分是電源信號，該信號由卡接收后，與其本身的L/C產生諧振，產生一個瞬間能量來供給芯片工作；另一部分則是結合數據信號，指揮芯片完成數據的修改、存儲等，并返回給讀寫器，完成一次讀寫操作。
在我們公司所經營的系統產品中使用最廣泛的卡就是感應IC卡，我們所銷售的感應IC卡全部采用菲利浦公司生產的Philips Mifare 1 S50原裝芯片，本章重點介紹的就是Philips Mifare 1 S50原裝芯片感應IC卡，簡稱M1卡。
1．M1卡系統參數:
M1感應IC卡符合MIFARE 1國際標準，數據保存期為10年，可擦寫次數無限（一般規(guī)定為10萬次）。M1卡內嵌專用芯片，環(huán)型天線，加密控制邏輯電路和通訊邏輯電路，卡與讀寫器之間的通訊采用標準DES和RES交叉算法，具有極高的智能和保密性能。
2．感應IC卡生產流程：
卡片中料沖孔→芯片擺放定位→天線繞制→碰焊連接芯片與線圈→檢驗測試→印刷卡片面料→層壓→疊合→檢驗測試→沖卡→檢驗→成品出廠。
3．M1卡具體介紹：
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卡內部結構
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指 標
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參 數
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指 標
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參 數
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產品芯片
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Philips Mifare 1 S50
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存儲容量
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8Kbit，16個分區(qū)，每分區(qū)兩組密碼。
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工作頻率
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13.56MHz
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封裝材料
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PVC、ABS、PET、PETG、0.13mm銅線。
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讀寫距離
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2.5～10cm
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外形尺寸
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86x54x0.80±0.04mm
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讀寫時間
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1～2ms
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封裝工藝
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超聲波自動植線/自動碰焊。
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工作溫度
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－20℃～85℃
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執(zhí)行標準
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ISO 14443，ISO 7816。
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擦寫壽命
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>100,000次
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典型應用
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企業(yè)一卡通、公交儲值卡、高速公路收費、停車場、小區(qū)管理。
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數據保存
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>10年
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二、感應IC卡的主要優(yōu)點
感應IC卡是世界上最近幾年發(fā)展起來的一項新技術，在卡片靠近讀寫器表面時即可完成卡中數據的讀寫操作，它成功地將射頻識別技術和IC卡技術結合起來，解決了無源(卡中無電源)和免接觸這一難題，是電子器件領域的一大突破，與接觸式IC卡相比較，非接觸式IC卡具有以下優(yōu)點：
1．可靠性高
感應IC卡與讀寫器之間無機械接觸，避免了由于接觸讀寫而產生的各種故障。例如：由于粗暴插卡、非卡外物插入、灰塵或油污導致接觸不良等原因造成的故障。此外，感應IC卡表面無裸露的芯片，無須擔心脫落、靜電擊穿彎曲、損壞等問題，既便于卡片的印刷，又提高了卡片使用的長久性。
2．操作方便、快捷
由于使用射頻通訊技術，讀寫器在10cm范圍內就可以對卡片進行讀寫，沒有插拔卡的動作。感應IC卡使用時沒有方向性，卡片可以任意方向掠過讀寫器表面，讀寫時間不大于0.1秒，大大提高了每次使用的速度。
3．安全防沖突
感應IC卡的序列號是唯一的，制造廠家在產品出廠前已將此序列號固化，不可更改，世界上沒有任何兩張卡的序列號會相同。感應IC卡與讀寫器之間采用雙向驗證機制，即讀寫器驗證卡的合法性，同時卡也驗證讀寫器的合法性。感應IC卡在操作前要與讀寫器進行三次相互認證，而且在通訊過程中所有數據被加密。卡中各個扇區(qū)都有自己的操作密碼和訪問條件。
三、感應IC卡的工作原理
射頻讀寫器向感應IC卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內有一個LC串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同，這樣在電磁波激勵下，LC諧振電路產生共振，從而使電容內有了電荷；在這個電荷的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內儲存，當所積累的電荷達到2V時，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數據發(fā)射出去或接取讀寫器的數據。
四、感應IC卡的主要技術
感應IC卡的核心是集成電路芯片，利用現代先進的微電子技術，將大規(guī)模集成電路芯片嵌在一塊小小的塑料卡片之中，其開發(fā)與制造技術比磁卡復雜得多。感應IC卡主要技術包括硬件技術、軟件技術及相關業(yè)務技術等。硬件技術一般包含半導體技術、RFID技術、基板技術、封裝技術、終端技術及其他零部件技術等；而軟件技術一般包括應用軟件技術、通信技術、安全技術及系統控制技術等。
1．EEPROM技術
電擦除式可編程只讀存儲器是感應IC卡技術的核心。該技術使晶體管密度增大，改善了性能，增加了容量，達到在同樣面積上存儲更大數據量的目的。
作為數據或程序的存儲空間，EEPROM的數據可以至少保持10年的時間，擦寫次數達10萬次以上。EEPROM技術還提供了很大的靈活性，通過設置不可修改的標志位，能夠將EEPROM單元轉變成可編程只讀存儲器、只讀存儲器或不可讀的保密存儲單元。
該技術的先進性使得帶有保密存儲器的IC卡得到快速發(fā)展和應用。例如，在各種收費系統(公用電話、電表、公路收費等等)及訪問控制等領域獲得了廣泛的應用。以EEPROM為核心的 CPU卡也廣泛應用于移動電話、銀行部門、多應用卡及要求有公共密鑰算法的高安全性應用領域。
2．RFID技術
射頻識別RFID(Radio Frequency Identification)技術是一種利用電磁波進行信號傳輸的識別方法，被識別的物體本身應具有電磁波的接收和發(fā)送裝置。
射頻識別IC卡是一種使用電磁波和非觸點來與終端通信的IC卡。使用此卡時，不需要把卡片插入到特定讀寫器插槽之中。一般來說，通信距離在幾厘米至1米范圍內。射頻識別卡使用得較多，而且發(fā)展?jié)摿^大。
射頻識別IC卡有主動式和被動式之分。主動式卡是指卡片需要主動靠近讀卡器，用戶需要將卡在讀卡器上晃過才完成交易；被動式卡不用出示卡片，只要走過讀卡器的范圍，即可完成交易。
目前世界上最先進的非接觸IC卡就采用了獨特的RFID技術，預計此種技術將有很大的市場潛力。
3．加密技術
感應IC卡中的CPU卡采用特殊的加密技術，不僅可以驗證信息的正確性，同時還能檢查通信雙方身份的合法性，從而保證信息傳送的安全性。這是通過感應IC卡中存儲的銀行密鑰與讀卡器兼黑盒子中存儲的銀行密鑰的相互校驗來實現的，從而保證了持卡者本身和讀卡器雙方都具有合法身份?？傊?，采用先進的加密技術后，不僅具有高度安全性、嚴謹性，還具有靈活便捷、成本低等優(yōu)勢。
除上述技術之外，還有Java卡技術、感應IC卡ISO標準化技術、感應IC卡生物認證技術及數據壓縮技術等軟、硬件新技術。由于感應IC卡技術含量越來越高，功能越來越強，使得感應IC卡的應用領域不斷向縱深方向拓展。
五、感應IC卡的應用和應用領域
1．感應IC卡的應用
感應IC卡的開發(fā)、研制與應用是一項系統工程，涉及到計算機、通訊、網絡、軟件、卡的讀寫設備、應用機具等多種產品領域的多種技術學科。因此，全球感應IC卡產業(yè)在技術、市場及應用的競爭中迅速發(fā)展起來。感應IC卡已是當今國際電子信息產業(yè)的熱點產品之一，除了在商業(yè)、醫(yī)療、保險、交通、能源、通訊、安全管理、身份識別等非金融領域得到廣泛應用外，在金融領域的應用也日益廣泛，影響十分深遠。
感應IC卡雖然進入我國較晚，但在政府的大力支持下，發(fā)展迅速。1995年底，國家金卡辦為統籌規(guī)劃全國IC卡的應用，組織擬定了 (金卡工程非銀行卡應用總體規(guī)劃)。為保證IC卡的健康發(fā)展，在國務院金卡辦的領導下，信息產業(yè)部、公安部、衛(wèi)生部、國家工商管理局等各個部委紛紛制定了IC卡在本行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃。
①感應IC卡在銀行系統的應用
銀行卡大體分為兩類：信用卡和儲值卡。
信用卡，即貸記卡，有小額信貸功能，即可以小額透支。它要求持卡人有較高的信譽度，透支的錢應及時存入。
儲值卡，即借記卡，不需要建檔案，不需要擔保，不能夠透支，一般用于小額提取或消費。目前國內各商業(yè)銀行所發(fā)放的銀行卡大多數為借記卡。
據統計，發(fā)達國家的現鈔流通量僅占流通實力的8％，基本上是信用卡及各種金融卡主宰金融市場。而我國的現鈔流通量則高達25％以上，大量現金的“體外循環(huán)”為腐敗現象的滋生和各種經濟犯罪提供了生存土壤，不僅擾亂了經濟秩序，還嚴重影響社會的穩(wěn)定及人民幣的價值和信譽。電子貨幣或銀行IC卡的普遍應用，正是解決上述問題的有效辦法。
目前的銀行卡大多數仍為磁卡，在塑料卡片上有磁條和凸印字。磁條中記錄賬號和密碼等基本信息，而實際款項存儲在由網絡連接的銀行計算機硬盤上。用戶提取或存入的款項在不同的銀行賬戶之間進行資金往來。用戶消費的款項由銀行和商戶之間進行結轉和清算。這種磁卡在使用時需要訪問主機賬戶，因此只能在聯機處理時間內使用，其速度和穩(wěn)定性取決于通信線路的質量，在網絡達不到的場所則無法使用。
我國發(fā)展金卡的方針是“兩卡并用，磁卡過渡，發(fā)展IC卡為主”。未來的發(fā)展趨勢必將是感應IC卡逐步取代磁卡。
感應IC卡既可以由銀行獨自發(fā)行，又可以與各企事業(yè)單位合作發(fā)行聯名卡。這種聯名卡形成銀行IC卡的專用錢包賬戶。例如，醫(yī)療保險專用錢包不得消費，不得提取現金，只能在指定醫(yī)院等場所使用。當前，聯名卡主要有保險卡、財稅卡、交通卡、校園卡等多種。由于感應IC卡既方便又快捷，因此在發(fā)達國家已相當流行。亞特蘭大奧運會期間，大量采用感應IC卡電子錢包，以支付交通、通訊、稅收等費用。
②感應IC卡收費系統
它包括食堂就餐、電費、水費、煤氣費、通信費等各種消費資源費用的收取。該類系統可以提高管理效率和可靠性。通過預先收費，可以增加管理部門的可用資金，為居民提供優(yōu)質服務，改變對資源先消費后收費的不合理狀況。對于用戶而言，感應IC卡收費可消除收費人員入戶的騷擾和準備現金零錢的煩惱；同時，還有利于用戶根據自家用電、用水、用煤氣的情況，進行計劃消費。
③感應IC卡醫(yī)療保險系統
隨著我國醫(yī)療體制的改革，居民持保險公司發(fā)行的IC卡到醫(yī)院就醫(yī)，就醫(yī)費用將由保險公司支付。醫(yī)療IC卡除了具有醫(yī)療費用的支付功能外，卡內還可以存儲病人的病歷。病人看病可以到不同的醫(yī)院，醫(yī)生可根據卡內的病歷信息快速進行診斷和治療。
④公交管理系統
乘客持公交管理部門發(fā)行的預先付費感應IC卡乘車，上車時只需在汽車門口的收費機前晃一下(主動式卡)，收費機自動完成收費。這樣，能有效地減少上下車時間，加快車輛周轉速度，提高管理效益，杜絕貪污、假幣現象。
其它，還有門禁管理系統、考勤管理系統、交警管理系統、工商管理系統、感應IC卡電子門鎖系統、IC卡稅務管理系統、高速公路收費系統等多種IC卡應用系統。
感應IC卡隨著半導體技術、大規(guī)模集成電路芯片的發(fā)展而產生，也必將隨著計算機技術、網絡技術等的高速發(fā)展而迅速發(fā)展壯大。不斷擴大感應IC卡的應用領域已成為社會發(fā)展的必然需求。
在全球IC產業(yè)市場競爭更加激烈的情況下，IC卡必然向更高層次方向發(fā)展。諸如從接觸型IC卡向非接觸型IC卡轉移，從低存儲容量的IC卡向高存儲容量發(fā)展，從單功能IC卡向多功能IC卡轉化，從單系統的IC卡向多系統IC卡轉化，由非銀行系統轉向銀行系統應用，由民用轉向軍用，由局域網向因特網遷移等。新技術不斷涌現，IC卡品種繁多，這充分說明了IC卡的強大生命力。在未來的幾年中，IC卡將會越來越多地滲入到人們的生活中。
2．感應IC卡的應用領域
現代社會生活中的人只需兩樣東西即走遍天下，一是錢，二是身份證件，而感應IC卡正好具有這兩樣東西的特征，一是作為電子貨幣，二是作為持卡人身份證明。可見卡的應用將是無處不在的。
（1）感應IC卡在金融領域的應用
感應IC卡用作信用卡、現金卡、電子錢包、儲蓄卡、貸款證。
（2）感應IC卡在非金融領域的應用
①電表、水表、煤氣表卡；
②考勤卡、門禁卡、門鎖卡、食堂飯卡、員工卡、一卡通卡；
③娛樂消費卡、商場購物卡、優(yōu)惠卡；
④電話卡、加油卡、公路交通收費卡、停車收費卡；
⑤地鐵、公交車票卡；
⑥身份證、暫住證；
⑦其他用于身份證明卡。
六、感應IC卡的安全性
作為電子貨幣的感應IC卡，其上面記錄有大量的重要信息，安全性是很重要的，作為感應IC卡應用系統開發(fā)者必須為感應IC卡系統提供合理有效的安全措施，以保證感應IC卡及其應用系統的數據安全。影響感應IC卡及應用系統安全的主要方式有：使用用戶丟失或被竊的感應IC卡，冒充合法用戶進入應用系統，獲得非法利益；用偽造的或空白卡非法復制數據，進入應用系統；使用系統外的感應IC卡讀寫設備，對合法卡上的數據進行修改，改變操作級別等；在感應IC卡交易過程中，用正常卡完成身份認證后，中途變換感應IC卡，從而使卡上存儲的數據與系統中不一致；在感應IC卡讀寫操作中，對接口設備與感應IC卡通信時所作交換的信息流進行截聽、修改甚至插入非法信息，以獲取非法利益，或破壞系統。常用的安全技術有:身份鑒別和感應IC卡合法性確認，報文鑒別技術，數據加密通訊技術等。這些技術采用可以保證感應IC卡的數據在存儲和交易過程中的完整性、有效性和真實性，從而有效地防止對IC卡進行非法讀寫和修改?？傮w上，感應IC卡的安全包括物理安全和邏輯安全兩方面：
1．物理安全
物理安全包括：IC卡本身的物理特性上的安全性，通常指對一定程度的應力、化學、電氣、靜電作用的防范能力；對外來的物理攻擊的抵抗能力，要求IC卡應能防止復制、竄改、偽造或截聽等。常采用的措施有：采用高技術和昂貴的制造工藝，使無法偽造；在制造和發(fā)行過程中，一切參數嚴格保密；制作時在存儲器外面加若干保護層，防止分析其中內容，即很難破譯；在卡內安裝監(jiān)控程序，以防止處理器或存儲器數據總線和地址總線的截聽。
2．邏輯安全
常用的邏輯安全措施有：存儲器分區(qū)保護，一般將IC卡中存儲器的數據分成3個基本區(qū)：公開區(qū)、工作區(qū)和保密區(qū)；用戶鑒別，用戶鑒別又叫個人身份鑒別，一般有驗證用戶個人識別PIN，生物鑒別，手寫簽名。下面只介紹生物鑒別技術中的一種——指紋識別技術：
指紋識別技術是利用指紋唯一、不變、不可偽造、隨身攜帶等的特點和IC卡作為個性化數據載體及大容量內存的優(yōu)勢，既實現了人物合一的真實身份認證，又滿足了各種應用系統對數據載體卡片化、脫機化的需求，是用軟硬結合方式確保信息安全可靠實用的途徑。
用IC卡保存指紋特征數據、使用人員信息、私鑰等關鍵信息、通過指紋識別認證持卡人真實身份，解決網絡信息安全瓶頸最有效的手段，是對信息安全(軟件) 認證、密鑰體系最有效的補充。既是IC卡應用更高層次的系統創(chuàng)新，又是用戶真實身份認證領域的一次突破。智能卡讀卡器驗證卡的有效性，后指紋身份驗證，通過雙重驗證，確保系統安全可靠。
可根據需要將指紋信息儲存在IC卡內，通過輸入用戶的活體指紋信息與卡內的指紋資料進行比對，實現用戶真實身份的認證及IC卡的各種應用。亦可將指紋資料儲存在計算機或網絡系統內，通過輸入用戶的活體指紋信息與儲存的指紋信息資料進行比對，實現用戶真實身份的認證，具有很大的靈活性。
指紋IC卡鑒別技術可廣泛應用于網絡通信、數據庫管理、電子商務與電子支付中的權限設置、數據存取、密鑰管理等。包括計算機系統、互聯網、電子商務系統、政府、企業(yè)局域網系統中管理員的身份認證以及金融、保險、證券等行業(yè)重要系統及部門職員的授權管理，證券交易所、信用卡用戶、保險受益人的身份認證以及安防業(yè)等應用。
七、感應IC卡的印刷
感應IC卡（即M1卡）的印刷方式：
M1卡可根據客戶提供的圖片進行印刷，印刷方式可分為小型膠印、數碼印刷（大型膠?。⒆C卡打印和貼片。
1．小型膠印
特點：在卡的表面上能同時多種顏色印刷，效果比較鮮明，不怕水、油的浸泡，印刷的加工時間適中，一般印刷時間在3-7天，印刷前需先制版，印刷數量適用在500張卡以下。小型膠印對于一些色彩精細高、層次感強的圖片印刷會產生偏色現象，因此我們建議若圖片印刷要求比較高的，請選用數碼印刷方式。
2．數碼印刷（大型膠?。?/span>
特點：在制卡前，先制版然后在卡的兩塊PVC材料上用海得堡大型數碼印刷機進行數碼印刷，印刷好后再將兩塊PVC材料進行卡基銑槽、芯片注膠、芯片封裝、膠片疊合、卡片封裝、卡片層壓、卡片涂膜、卡片裁切、卡片外觀修復、芯片檢測、最后驗收。數碼印刷的卡片壞卡率低，圖片清晰度高、層次感強，不怕水、油的浸泡，從而受到大眾客戶的鐘愛，但由于印刷制卡工藝復雜，印刷的加工時間較長，一般印刷時間在12-15天，印刷前需先制版，數量越多，價格越便宜。印刷數量適用在500張卡以上。
3．證卡打印
特點：用證卡打印機直接在標準卡（M1白卡）的卡面上進行直接打印，可做個性化的圖片處理，做成人像卡，印刷時間快，但成本高，主要是證卡打印所需用到的耗材（如證卡打印機專用碳帶）成本較高，不宜于大批量卡片印刷。雖然在卡的表面也能多種顏色印刷，而且加工時間較快，但是打印的效果比較模糊，打印時容易損壞卡內芯片，壞卡率高。
4．貼片
特點：在標準卡（M1白卡）的表面貼上一層已經印刷好的材料，成本較低，但是要盡量避免水、油的接觸，以免脫落。
八、感應IC卡的其它說明
1．原裝芯片感應卡和國產芯片感應卡的異同
單從外表看，原裝芯片感應卡和國產芯片感應卡是分不出來的，要從使用的角度來區(qū)分兩者之間的優(yōu)劣。
（1）原裝芯片感應卡與感應機具之間的感應距離要比國產芯片的感應距離要長；
（2）原裝芯片感應卡的靈敏度、識別性、穩(wěn)定性和兼容性要比國產芯片感應卡好得多。
2．何為原裝芯片?何為國產芯片？
原裝芯片指的是感應卡內封裝的芯片為國際上認可的質量最為可靠、性價比最高的芯片生產廠家提供的芯片，如感應ID卡的芯片以臺灣EM公司的芯片最為認可，感應IC卡的芯片以荷蘭PHILIPS公司的MIFARE ONE芯片最為認可。原裝芯片（包括EM和MF）的出廠額定刷卡次數均為10萬次。但由于卡片封裝工廠技術工藝的不同，經封裝后的感應卡（即成品卡）壽命會不同，現行的成品卡工廠規(guī)定的保用壽命均為一年。
國產芯片指的是國內的一些芯片制造商生產的芯片，如上海復旦微電子、上海貝嶺等。國產芯片卡的保用壽命也為一年，但由于產品的穩(wěn)定性和兼容性不如原裝芯片卡，在使用的過程中容易產生問題責任不清、售后服務難的問題，如有些國產芯片卡在某幾臺感應卡機具上可以使用，但在另外幾臺感應卡機具上無法使用；今天可以刷卡，明天不能刷卡，后天又可以刷卡了；在客戶處不能刷卡，拿到工廠又可以刷卡了，出現諸如這樣的問題，售后服務就很難保障了。
3．原裝芯片感應卡的使用壽命
原裝芯片（包括EM和MF）的出廠額定刷卡次數均為10萬次。但由于卡片封裝工廠技術工藝的不同，經封裝后的感應卡（即成品卡）壽命會不同，現行的成品卡工廠規(guī)定的保用壽命均為一年。
4．感應卡的使用須知
（1）請愛護使用，保持卡面清潔，最好將感應卡裝入保護套內，配合卡套、掛繩或胸卡鉤使用。
（2）不要把感應卡和鑰匙鏈及帶磁性的物體放在一起，注意防擠壓、防彎折、防刮擦、防磨損和防摔，注意不要把感應卡放在褲袋內，以防彎折。
（3）勿在高溫、高磁等惡劣環(huán)境中使用。
（4）勿接觸腐蝕性液體或化學藥品。
5．本公司銷售感應M1卡的說明
本公司奉行只做優(yōu)質原裝芯片感應卡，不做國產芯片感應卡的感應卡卡片銷售政策。
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