第2世代のFeliCaチップは、既にNTTドコモの903iシリーズやauのW51シリーズで採用されている。この第2世代のモバイルFeliCaチップは、搭載OSも新しくモバイルFeliCa OS version 2.0となり、リーダーライターと通信を行なうRFチップ、そしてセキュアな環境下でアプリケーションを格納するSAMチップと、2種類のチップで構成される。
第1世代では1枚のチップでRFとSAM、両方の機能を備えていたが、アナログ的な処理を受け持つRFチップと、デジタル処理を行なうSAMチップに分離させることで、より効率的な処理が実現できている。