基于手机的近场移动支付标准面临着近场通信（NFC）标准和限域通信（RCC）标准之争。RCC标准由中国工业与信息化部在2015年推出,使用2KHz低频通信将2.4GHz高频通信距离限制在10cm内,实现在可视距离内的安全交易。然而,RCC融合了SIM卡原先的接触式技术和新增的开放式射频（2.45GHz和2KHz通信信道）技术,新引入的射频通信接口会影响原先封闭的SIM卡系统安全。同时RCC也开拓了电子身份认证、安全U盾、税务系统、央行数字货币（DCEP）等领域,这些行业应用需要在RCC-SIM卡中置入应用程序（APP）,给RCC带来多应用多安全域安全问题。因此,为RCC研究对应的硬件安全解决方案显得尤为紧迫。在深入研究RCC所面临的安全问题基础上,本论文总结出RCC安全问题主要包括通信接口安全和密钥的安全生成、使用、存储方案。提出了安全、稳定可靠的低频通信电路,和可用于多APP中密钥安全生成的数字真随机数发生器,以及用于密钥安全存储、使用的轻量级SRAM PUF。在介绍RCC的基本概念和特点的基础上,本文结合当前国内外研究现状,分析了RCC中安全问题产生的原因,对设计符合RCC安全要求的硬件具有重要的指导意义。本论文的主要研究工作如下:第一,实现了安全、稳定可靠的低频通信接收电路。本论文通过对低频磁场通信原理的研究和分析,确定改变天线匹配电路、减小电压调理电路中的信号损失和使用基于数字电路的低频磁场检测方法,来保证在金属外壳手机上低频通信成功率仍大于96%。上述研究有三点实际意义,首先,其证明RCC标准的生命力,通过对现有硬件方案的改造升级,RCC仍能适应智能手机的发展;其次,研究发现,采用变化的低频通信频率和在协议端增加调整2.4GHz发射功率有助于改善RCC手机兼容性,相关研究已经提交国家标准委员会,形成对RCC标准的有力补充;最后,上述分析为设计低功耗、低成本的安全可靠低频接收芯片提供了合理的思路和理论基础。第二,研究了可应用于RCC中各APP密钥体系的数字真随机数发生器。本论文使用数字反相器振荡环做为随机数熵源,使用系统工作时钟作为随机熵源量化时钟。反相器振荡环和对应的量化电路、处理电路和芯片中其他数字电路在版图上打散、混合后一起做布局布线,可有效抵御针对真随机数模块的侵入式攻击。第三,研究了使用SRAM物理不可克隆函数（PUF）作为硬件密钥生成、存储、销毁方案的安全性和稳定性问题。通过对SRAM阵列上电初值产生特点和分布特点的研究,发现了强单元耦合线性的重复码带来的信息泄露问题,并提出通过缩短上电时间（68）提高SRAM上电初值稳定性的方法。最后,上述研究已成功应用于RCC-SIM卡硬件芯片中,本论文的研究成果对国标RCC的推广发展具有重要的学术和应用价值。