WPC联盟Qi 1.3标准年底发布，无线充电硬件安全成最大亮点，英飞凌率先推金融级安全芯片

电子发烧友网报道（文/黄晶晶）最新消息，无线充电联盟WPC的Qi 1.3标准将在2020年底正式发布。此次发布的标准明确了所有接收端设备比如手机等，可以对充电设备进行身份鉴权和产品认证的要求。这意味着，无线充电发射端需要通过一颗安全芯片得以保证安全认证的实现。英飞凌作为WPC联盟成员，已经与近日推出了相应的安全芯片OPTIGA  Trust Charge无线充电身份鉴权解决方案。

WPC联盟Qi 1.3标准加强硬件安全认证

无线充电从5W开始发展到现在的15W甚至40W，安全问题日益突出。英飞凌科技安全互联系统事业部大中华区市场经理张庆峰分析说，充电功率提高，电流增大，产品损坏或劣质的、没有经过认证的产品会带来很大的安全风险和隐患。正是看到了这样的安全挑战，WPC联盟从降低产品和人身风险层面考虑，将于2020年年底正式发布Qi 1.3标准。
 
Qi 1.3标准针对无线充电底座的身份鉴权有了非常明确的要求——支持一个不低于CC EAL4+ 安全认证的硬件安全芯片搭载在充电底座里面。这是Qi 1.3标准跟前面的标准相比，最大的变化。
 
依循这个标准，手机和充电设备/充电底座之间会做一个身份鉴权，检测设备是否符合WPC标准。只有完成了整个身份鉴权的验证流程后，如果验证全部通过就可以进行充电，如果验证过程中发现不符合WPC标准，即不能完成整个鉴权动作的话，可以拒绝给手机充电或者降低充电效率，让它以最低（比如5W）的充电功率给手机充电，从而保证产品和终端用户的安全。
 
针对这一标准认证，WPC强制要求5W-15W的功率范围内的无线充电应用，未来2021年还会拓展到60W。



张庆峰解析，WPC联盟还有一些新的标准，如Ki标准，可能会针对将来的家电产品进行无线充电，也包括了对于电动工具、机器人会有200W充电功率的考虑。整体总结下来，针对Qi无线充电所有大于5W的发射端设备都要求基于硬件安全的身份鉴权。
 
也正是基于新标准的要求，英飞凌推出了OPTIGA  Trust Charge无线充电身份鉴权方案。

英飞凌OPTIGA  Trust Charge 提供CC EAL6+高安全等级，制造全流程安全管控

英飞凌很早就加入了WPC组织，是整个WPC组织以及身份鉴权小组的成员，也参与讨论相关的标准、协议和工作流程。英飞凌最新的OPTIGA  Trust Charge无线充电身份鉴权解决方案，将是一个交钥匙（Trunkey）的方案。
 
下图列出Qi 1.3标准的规范以及Trust Charge特性，可以看到前者要求使用ECC 256比特加密的ECDSA身份验证，和X.509版本的证书，英飞凌的OPTIGA  Trust Charge支持ECC 256比特密钥、SHA-2、X.509等解决方案。
 
WPC希望提高互通性，在Qi 1.3标准里面，它通过证书链的方式（至少3-4个证书链）来进行支持，包括WPC的根证书、制造商证书和产品证书。相应地，英飞凌OPTIGA™ Trust Charge方案，通过内部的存储空间扩展可支持最多4个X.509证书链，能够满足Qi 1.3标准的要求。
 
防止密钥被盗、被黑客攻击、被克隆的风险，这是鉴权最重要的一点。张庆峰说，因现在市面上，有太多的没有鉴权，或者非常简单的软件鉴权，又或者一些简单的ID鉴权，都是很容易被克隆、被破解的。所以在Qi 1.3规范内，它强制要求必须要有一款不低于CC EAL4+认证的安全芯片，从而保证芯片里密钥和证书的安全性。
 
对应到OPTIGA Trust Charge这款产品，英飞凌提供一个通过CC EAL6+高安全规格的安全芯片，因此，它的整个安全等级比Qi 1.3的规范高了很多。CC EAL6+也是英飞凌以前针对yhk或xyk这种同等规格的高安全等级芯片。
 
同时，除了安全芯片之外，我们要往安全芯片里进行相应的密钥注入，包括整个证书的写入。Qi 1.3标准要求要在一个CC EAL4+安全认证的生产环境，才可以去做相应的密钥生成和注入、证书的存储和签发。
 
而英飞凌作为全球第一大安全芯片的供应商，具有一个通过CC EAL6+认证的制造工厂。在整个制造过程中，可提供从前道晶圆到最终客户端，一个端到端的信息和数据的保护，确保高安全等级的制造生产流程。
 

 
WPC Qi 1.3标准要求了CC EAL4+以上的安全等级，而英飞凌的安全等级达到了CC EAL6+。它们的区别在哪里？
 
张庆峰基表示，CC EAL6+和CC EAL4+测试的要求不一样。CC EAL6+有100项测试的标准，CC EAL4+只有80项。其次，测试的深度不一样。CC EAL6+不仅仅针对产品的本身，还包含了整个从产品的开发、定义、生产、测试、维护、物流，全部都在监管范围以内，所以到了CC EAL6+等级，监管范围会更多。
 
例如，在CC EAL6+等级中，所有产品的运输无论是空运还是陆地运输，全部都在监管范围内。此外，CC EAL6+产品能够扛住的攻击时间、攻击手段会更长，CC EAL6+产品要破解它的难度、时间、成本会相对比CC EAL4+的更复杂，难度更高。
 
OPTIGA Trust Charge是一个交钥匙（Turnkey）的方案，帮助终端用户轻松集成，提供客户化的证书、密钥的配置、满足设备制造商的要求。还会开放所有的软件代码和应用的文档，也就是会在Github这样的开源网站上看到产品所有的文档资料和代码信息。
 
这款芯片通过CC EAL6+认证，支持X.509和WPC证书格式，也有基于ECDSA、ECC 256和SHA-2的安全认证机制和加密技术。从接口来看，这款芯片支持I²C通信接口，它是一个从器件(slave)，也就是说这款芯片并非主控芯片，它会跟无线充电的主控制器或者一个MCU通过I²C接口进行对接，来完成硬件上的连接。芯片规格是3×3mm，USON 10-2封装形式，完全符合WPC Qi标准。另外，也提供一套主机软件—Host Code，提供源代码形式，整体源代码在十几KB左右。因此，用户只需要集成到他的MCU或者无线充电控制器里面，配合我们的安全芯片就可以完成整个的开发过程，缩短整个的开发周期，节省客户的开发资源。


 
OPTIGA Trust Charge方案主要针对消费级和工业级的产品，不仅是智能手机、笔记本电脑，医疗设备的无线充电、公共设施的无线充电设备也有大量的应用场景。
 

 
WPC Qi的完整认证流程包括产品注册，产品功能性、互通性测试，鉴权认证（包括WPC证书、设备制造商证书、每个产品证书以及对应的ECC密钥盾）等等。
 
英飞凌能够为设备制造提供整体解决方案，即帮助制造商完成整个证书的签发、证书密钥的生成和整个产品证书的产生。
 

 无线充电1.27亿件的发射端市场，安全芯片前景广阔

根据Strategy Analytics市场报告,2018年整个符合Qi标准的设备日出货量超过100万件，2019年这个数字增加到了127万件/天。可以看到，2019年的出货量达到了4.6亿件，其中接收端的设备（手机、平板、Pad）大概有3.38亿件，充电发射器（TX端）大概是1.27亿件。可以看到，整个设备的增长率在2019年达到了27%。而充电发射器的增长幅度已经达到了57%。
 

 
基于Qi 1.3标准的要求，无线充电发射端将率先搭载安全芯片，那么这一市场规模将上亿，前景十分可观。对于无线充电接收端，目前还没有强制要求，但WPC联盟将强烈建议终端厂商支持身份鉴权。
 
另一个值得注意的信号是，一旦Qi标准实现更高功率的无线充电，那么极有可能改变现有的高功率无线充电碎片化的问题，而张庆峰认为基于WPC已经在规划Qi 1.4标准，该标准有望支持到60W充电功率，未来一两年高功率无线充电将发展得更快，更加统一。

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