thumb|Un des premiers prototypes de carte à puce, réalisé par Roland Moreno en 1975. Il met en évidence le principe de fonctionnement de la carte à puce où chaque « patte » du circuit intégré (au centre) est reliée à un contact (éléments dorés) qui la met en relation avec l'extérieur. Une fois miniaturisé, ce circuit intégré devient la « puce » de la carte, recouverte par les connecteurs des contacts. vignette|Première carte à puce fabriquée par Giesecke & Devrient en 1979.
Une carte à puce est une carte en matière plastique, en papier ou en carton, de quelques centimètres de côté et moins d'un millimètre d'épaisseurLes dimensions habituelles sont sur une épaisseur typique de (minimum : , maximum : ), portant au moins un circuit intégré capable de contenir de l'information. Le circuit intégré (la puce) peut contenir un microprocesseur capable de traiter cette information, ou être limité à des circuits de mémoire non volatile et, éventuellement, un composant de sécurité (carte mémoire). Les cartes à puce sont principalement utilisées comme moyens d'identification personnelle (carte d'identité, carte d'accès aux bâtiments, carte d'assurance maladie et carte SIM) ou de paiement (carte bancaire et porte-monnaie électronique) ou preuve d'abonnement à des services prépayés (carte de téléphone et titre de transport) ; voir ci-dessous. La carte peut comporter un hologramme de sécurité pour éviter la contrefaçon. La lecture (l'écriture) des données est réalisée par des équipements spécialisés, certaines puces nécessitant un contact physique (électrique), d'autres pouvant fonctionner à distance (communication par ondes radio).
Histoire Dès 1947, une mémoire portative est décrite par un ingénieur britannique : un substrat en bakélite sur lequel sont imprimées de très fines pistes de cuivre qui, sous l'effet d'un courant important, se volatilisent irréversiblement, créant un effet mémoire. Il est question, à l'époque, de 64 bits.
En 1968, Helmut Gröttrup et Jürgen Dethloff, deux ingénieurs de l'entreprise allemande Giesecke & Devrient, inventent une carte automatique dont le brevet ne sera finalement accordé qu'en 1982.
En 1969, les Américains Halpern, Castrucci, Ellingboe, notamment…et nombre d'inventeurs divers: les Allemands Jürgen Dethloff (1924-2002) et Helmut Gröttrup, le Japonais Kunitaka Arimura, ainsi que Eyrat, Beausoleil, etc., contribuent à la genèse de la mémoire portative.
Le premier brevet concernant un dispositif de type carte à puce (mémoire sécurisée) est déposé le par le Français Roland Moreno, qui, par la suite, pour exploiter ce brevet, transforme en SARL la SA Innovatron, elle-même issue d'une association loi de 1901 homonyme née en 1972.
En mars puis , Moreno développe par plusieurs certificats d'addition les moyens inhibiteurs revendiqués dans le premier brevet et étend la protection internationalementLa faible capitalisation de sa société, Innovatron, ne lui permet pas de protéger l'invention dans plus de onze pays, dont États-Unis, Japon, France, Allemagne fédérale, Italie, Suède, Belgique, Pays-Bas, Suisse. : comparaison interne du code confidentiel ; compteur d’erreurs, qui provoque l’autodestruction de la puce en cas de soumission répétée d’un code faux : un code inexact provoque la destruction d'un fusible en mémoire, d'où une surconsommation électrique importante ; moyens de traitement ; lecture irréversiblement impossible de zones prédéterminées, notamment code confidentiel, clés, etc. ; écriture, modification, effacement irréversiblement impossibles de zones prédéterminées de la mémoire.
Ces moyens inhibiteurs prévus dès 1974 n'ont été installés industriellement qu'en 1983. L'agencement d'un circuit intégré ASIC est en effet une lourde opération industrielle qui ne se justifie nullement en l'absence d'un risque de fraude massive.
En , la Compagnie Honeywell Bull, compagnie sous la tutelle de France Télécom, dépose de son côté une demande de brevet pour une carte portative du type carte de crédit également, comprenant au moins un dispositif de traitement de signaux électriques disposé à l’intérieur de la carte. Les Français Bernard Badet, François Guillaume et Karel Kurzweil y sont désignés inventeurs. La protection industrielle sera étendue à onze autres pays L’hebdomadaire "Bulletin officiel de la propriété industrielle (BOPI)", du 29 juillet 1977, a fait connaître cette demande de brevet d’invention déposée le 31 décembre 1975 dont le numéro de publication est 2337381. Pour les États-Unis n°US4216577 http://www.freepatentsonline.com/4216577.pdf..
En 1977, l'Allemand Dethloff dépose un brevet pour une carte à mémoire portative dont les moyens inhibiteurs seraient constitués par un microprocesseur. Ce perfectionnement significatif autorisant un changement de fonctions de la carte par simple reprogrammation (fonderie sur la base d'un masque spécifique). Aujourd'hui, plus des trois quarts des cartes à puce en service sont dotées d'un microprocesseur ou d'un microcontrôleur.
En , le Français Michel Ugon dépose pour le compte de son employeur Bull un brevet sur une technique comparable, nommée CP8, pour « Circuit Portatif des années 1980 », comportant deux chips : un chip processeur et un chip mémoire. Cette carte intelligente permet d'assurer un bon niveau de sécurité en implantant des algorithmes cryptographiques. Mais dans cette version bi-puces elle présente une faiblesse évidente, la possibilité d'espionnage du contenu des informations échangées entre le processeur et la mémoire.
En , Michel Ugon dépose le brevet SPOM (self programmable only memory) qui réunit en une seule puce le processeur et la mémoire, et résout le problème de sécurité. Ce qui ne donnera lieu à une activité industrielle qu'à partir du début des années 1990, tout en engendrant le dépôt de plus de brevets. Il s'agit de l'application cryptographique la plus répandue dans le monde ce jour.
En 1978, la Direction générale des télécommunications (DGT, qui deviendra France Télécom) organise elle-même la mise au point des prototypes, la réalisation des cartes et des terminaux points de vente, et elle impulse la constitution la même année d'un groupement d'intérêt économique (GIE) intitulé Carte à Mémoire et regroupant autour d’elle dix banques françaisesLivre intitulé « La politique industrielle française dans l’électronique » de l’historienne Chantal Le Bolloc’h-Puges docteur en sciences économiques, maître de conférences à l’Université de Brest, 1991, Éditions l’Harmattan, ; En page 84, s’agissant de la « carte à mémoire, carte permettant le paiement électronique » : « la DGT décida de prendre les choses en main, puis organisa la mise au point des prototypes en instaurant une collaboration entre elle et les principaux intéressés, les établissements financiers : un GIE fut constitué regroupant les PTT et dix banques françaises. Elle alla plus loin encore, en organisant la réalisation des cartes et des terminaux point de vente »..
En 1979, le géant des services pétroliers Schlumberger entre au capital d’Innovatron, pour 23 %, puis 34 % ; il devient par la suite numéro 1 mondial de la carte à puce, absorbant notamment ses deux plus lourds concurrents français : Solaic en 1997 puis Bull CP8 en 2001. À signaler cependant que, avant ces absorptions, via Innovacom qui lui appartient, France Telecom était entrée en 1989 dans le capital de la société Innovatron et qu’alors l’augmentation de capital opérée lors de la fusion des deux protagonistes avait multiplié par quinze celui-ci (porté à d’euros)Article intitulé "France Télécom dans le capital d’Innovatron", hebdomadaire professionnel Électronique Actualités, 21 avril 1989..
Des moyens considérables ont été déployés à partir de la fin des années 1970 par Philips, IBM et Siemens pour tenter de faire annuler les brevets de Roland Moreno, en vain.
En 1981, le GIE Carte à Mémoire lance trois expérimentations de la carte à puce, respectivement à Blois avec Bull, Caen avec Philips, et Lyon avec Schlumberger.
La première diffusion massive de la carte à puce auprès du grand public débutera en 1983 avec la mise en place de la Télécarte, une carte à puce destinée à être utilisée dans les cabines téléphoniques françaises.
À la fin des années 1980, le GIE Carte bancaire, qui a succédé au GIE Carte à mémoire, commande de cartes CP8, lançant la généralisation de la carte à puce en France en 1992. Ce délai de dix années s'explique par un grave défaut de conception des cartes fabriquées par Bull, qui commence par livrer plusieurs millions de cartes dont le code secret est lisible avec un jouet du commerce : sur ordre des banques, toutes ces cartes (plusieurs millions) sont purement et simplement pilonnées, afin d’éviter le discrédit public de l’ensemble de cette technique.
Les premières puces sécurisées apparaîtront en 1982 (logique câblée) et 1983 (microcontrôleur).
En 1988, Marc Lassus crée Gemplus en France. Cette société fut jusqu'à sa fusion avec Axalto (ex-Schlumberger) en juin 2006, le numéro 1 mondial de la carte à puce, ayant mis en circulation de 1980 à 2006 plus de de cartesGemplus Schlumberger pour les cartes, Schlumberger pour les lecteurs et terminaux ainsi que le back office).. Le leader mondial de la carte à puce est depuis Gemalto, devant Oberthur Card Systems et Giesecke & Devrient.
Les banques d'Amérique du Nord attendront, elles, la fin de la période d'exclusivité pour équiper leurs clients, .
Composition
La puce d'une carte typique est constituée d'un microprocesseur, le plus souvent en 8 bits et fonctionnant à une vitesse de , d'une mémoire morte (ROM) de taille variant entre quelques kilooctets et plusieurs centaines de kilooctets, d'une mémoire vive généralement très petite ( dans le cas d'une carte bancaire B0', pour la carte d'identité électronique (eID) Belge), et d'une mémoire de stockage de type EEPROM ou Flash.
Les composants des cartes à puce suivent l'évolution générale de l'électronique ; puissance des microprocesseurs (2005 : à plus de ) et capacité de mémoire (plus de de mémoire non volatile EEPROM, de mémoire morte), diversité des types de mémoire (mémoire flash de plusieurs mégaoctets dès 2005).
La puce composant peut être accessible : par contact : l'interface entre les contacts de la puce et ceux du lecteur est le circuit imprimé doré très mince appelé micromodule. Il est divisé en , chacune ayant un rôle précis permettant l'échange des données entre la puce et le lecteur. La puce est quant à elle située sous ces contacts et donc « cachée », c'est à tort que l'on désigne le micromodule comme une « puce » ; sans contact : par radiofréquence à courte ou moyenne portée, via une antenne interne dont les spires sont moulées dans l'épaisseur de la carte ; par une combinaison des deux précédentes : on parle alors de cartes « combi » ou « dual interface ».
Carte à puce et systèmes d'exploitation
L’évolution technologique a amené la venue des microprocesseurs dont a bénéficié notamment la carte à puce. Cela lui a permis d’exécuter des tâches plus complexes à l’instar des ordinateurs, lui ouvrant de nouvelles perspectives applicatives et surtout une standardisation avec l'arrivée de système d'exploitation pour carte à puce.
Fonctionnement La carte à puce succède : aux cartes embossées ; aux cartes à codes barres ; aux cartes plastiques à pistes magnétiques.
Quatre catégories de carte à puce sont référencées par le Conservatoire National des Arts & MétiersCours de Samia Bouzefrane partie (1) et partie (2) ..
Elles se différencient par les moyens de contrôle d'accès et/ou par le mode de communication : contrôle d'accès par microprocesseur ou par logique câblée, celle-ci pouvant être élémentaire (moins de 50 portes)Souvent appelées à tort "cartes à mémoire" ou encore "cartes à mémoire simple" ou complexeDite aussi « intensive » ou encore « floue » (fuzzy) - - . ; communication par contacts et/ou radiofréquences.