SIM卡的形态变迁 电子化的iSIM和eSIM
sim卡是手机正常使用的基石，没有它手机就是个“孤岛”，只能充当小号的平板电脑使用。步入5g时代后，有关是否需要换卡的声音再度喧嚣尘上，而超级sim的概念也再度兴起。今天就让我们全面回顾并展望一下sim卡的变迁和未来吧。
sim卡的形态变迁
早期功能机和智能手机厚如“板砖”，安装尺寸为25mm×15mm×0.8mm的标准sim卡毫无压力。但智能手机们随后都开始迷恋“性感身材”，其中尤以苹果iphone系列最为激进，并最早向标准sim卡“开刀”。
2010年，iphone 4首次商用microsim卡，它的尺寸从标准sim卡的25mm×15mm缩小到了15mm×12mm，可以帮手机节省下更多内部空间。2012年，iphone 5再度首发更迷你的nano sim卡，其尺寸只有早期sim卡的1/2（见表），已经达到了物理sim卡的极限。在这个过程中，还催生了“剪卡”和“卡托”这种第三方业务。
各种sim卡大小对比
之所以强调nano sim是“物理sim卡”的极限，是因为还有一种sim卡更小，它们就是电子sim卡。
电子化的isim和esim
物理sim卡属于一种实体的“用户身份识别模块”，它需要以卡片的形式固定在手机的sim卡槽内才能激活使用。而电子sim卡则是以芯片的形态直接被集成在手机体内，而这种sim卡现在还衍生出了isim和esim两种分支。
什么是isim
其中，isim卡的概念比较新，它最早是由arm在2018年初提出的概念，并被命名为“kigen”嵌入式方案。我们可以将该方案理解为将射频模块以及sim模块直接集成进soc芯片，无需安装物理sim卡和额外的安全芯片就能随时联网，同时还能减少企业生产所需的成本（完全无需卡槽等额外的硬件，由处理器安全模块“软硬模拟”）。
高通在mwc19上海展中也发布了类似的isim技术，原理和arm kigen相似，骁龙移动平台soc内部集成了独立安全处理单元（secure processing unit），联合第三方机构就利用这个单元实现isim功能，支持离线支付、可信赖平台模块（tpm）功能、转账、电子身份和加密钱包等功能。
由于isim技术发布较晚，所以它的技术指标也更加先进，比如isim完整支持3gpp组织对于“5g sim卡”的技术要求，在实际使用中能够提供比现有实体sim卡更高的安全性、隐匿性、甚至还具备专为5g时代设计的省电技术。
需要注意的是，在没有得到运营商的广泛支持以前，isim没有半点普及的机会，至少在手机领域难有建树，它其实更适合用于iot领域，通过“几乎零成本”的优势帮助物联网设备获得随时联网的能力。
什么是esim
和isim相比，esim技术已经非常成熟了。它的原理和isim比较像，只是isim将sim卡功能集成进了soc，而esim则将sim卡功能集成在一颗比nano sim卡更小（6mm×5mm）的安全芯片内，所以它的成本要比isim技术要高，但通用性更好，而且已经在国外商业化应用了很长时间。
从cdma网络时代开始，国外销售的很多手机都没有sim卡槽，想要开通网络需要找运营商“烧号”——将识别码写入手机内置的安全芯片之后再将手机号和手机绑定。实际上，这也是esim的激活流程。只是，使用cdma网络必须“烧号”的手机只能从归属的运营商处申请号码，而esim则可以由用户选择任意的运营商，堪称是“携号转网”的最佳利器。
可惜，esim至今也没在国内的手机领域得到推广，三大运营商暂时也仅支持基于esim技术的“一号双终端”——即智能手机依旧使用nano sim卡，而内置esim的智能手表则可以写入与手机相同的电话号码（主号码），主号码来电时两个终端同振，任意终端均可拨出电话，但主附终端之间不能拨打电话。
究其原因，是esim的“识别码”存在被盗的风险，一旦被黑客截取识别码并烧录到其他设备中，后果不堪设想。因此，运营商对esim技术在手机领域的推广都持谨慎态度，自然会拖累其普及的进度。另一方面，esim和isim的崛起会降低运营商的议价权，用户无需去营业厅，只要点几下屏幕做个实名认证就能改换门庭，还怎么维系高利润的卖卡业务？因此，电子sim卡的未来，主要还得看运营商的“脸色”。
sim卡在功能层面的演进
近些年sim卡除了形态发生了变化，它们在功能层面也在不断的演进之中。
从sim到usim
中国联通用户在从2g换3g手机的过程中曾经历了一波换sim卡的奔波繁琐、中国移动和中国电信则在3g换4g手机时全面换卡。那么，4g到5g还需要换卡吗？
在解答这个问题之前，咱们需要先弄清楚为什么要换卡。
我们都知道，手机信号在空气中传播的特性决定了它的安全系数非常低。早期2g sim卡使用的是单向鉴权机制，即在接入网络时，网络只对sim卡做身份认证。在3g网络时代，中国联通的wcdma网络采用了全新的鉴权流程，用户想开通wcdma网络必须更换“usim卡”。
来自网上的一张非常生动的2g sim卡鉴权流程图
和sim卡相比，usim卡升级到了双向鉴权机制，通过autn（认证令牌）可以实现用户对网络的鉴权，简单来说就是能有效识别伪基站，大大提升安全属性。同一时期，中国移动的td-scdma在3g网络竞争中处于劣势，所以简化了鉴权流程，让用户无需换卡就能无缝切换到3g网络。中国电信的cdma的鉴权机制自成体系，所以也无需换卡。
来自网上的一张非常生动的usim卡鉴权流程图
到了4g时代，lte网络已经不再允许按照gsm（2g网络）的方式鉴权，也就是说必须使用usim卡。因此，当年才会出现中国移动和中国电信用户扎堆前往营业厅换卡的盛况。如今5g时代以来，由于nr的注册鉴权流程和lte相差不大，不需要升级sim硬件，因此现有的4g usim卡都能直接被最新的5g手机识别并使用。
小提示：以iphone 5为代表的手机为usim卡的普及奠定了基础，此类新款手机仅支持nano sim卡，而这种迷你卡都是usim标准。换句话说，当你去营业厅换小卡时，就已经完成了sim卡向usim卡的转型升级。
5g sa安全增强sim卡
正所谓“道高一尺，魔高一丈”。cfan曾经报道过“gsm劫持+短信嗅探技术”，黑客通过技术手段诱使手机接入伪基站而强制切换到2g网络，从而嗅探用户的短信信息（验证码）实现盗取个人隐私甚至盗刷转账的目标。
此外，黑客早已实现了对4g usim卡的破解复制，基本流程是利用第三方写号工具的途径来破解获得usim卡中的opc及ki密钥，并利用这些数据实现对于三大运营商4g数据在空白号卡中的第三方写入。
早前网上曾报道过一类典型的“盗号”案例：手机突然没信号了，原因是该号码已被黑客写入到其他空白号卡中并完成了注册，并利用盗来的号码重置支付宝或银行等app的密码，然后你的钱就没了。
年初中国电信发布了《5g sa安全增强sim卡白皮书》，被不少媒体解读为使用5g手机或许更换sim卡的新闻并在网上大肆传播。实际上，“5g sa安全增强sim”是一种比现有usim安全系数更高的下一代sim卡，针对还未大规模商用部署的sa网络（独立组网）进行优化，增加了5g移动性管理、用户身份隐私保护、安全认证加强、gba认证、5g接入控制、5g usat事件等功能。其主要特性是为用户数据和业务应用提供安全保障，并助力运营商发展第三方移动应用业务。
就笔者个人的感觉而言，如果5g sa安全增强sim卡能解决usim卡的漏洞，不怕破解复制和gsm劫持+短信嗅探，我宁可跑一趟运营商花点钱也要更换这种更安全的sim卡。毕竟，现在手机就是钱包和保险柜，5g时代因云、大数据和ai等技术的爆发会进一步放大安全风险，有条件的话必须将风险扼杀在摇篮里。
就“白皮书事件”的正确解读应该是，如果你想在5g手机上享受更安全的5g服务，才需要更换为5g sa安全增强sim卡。如果你不在意，继续使用现有的4g usim卡也没人拦着你。
5g超级sim卡
紫光国微从去年开始就陆续携手运营商推出了5g超级sim卡，即将存储卡与micro usim卡合二为一，同时还搭配有支持一键备份与恢复的智能app。这意味着，我们平时可以将相机拍摄的照片视频、在线缓存的电影以及微信qq收集的美图表情都保存在5g超级sim卡里，可最大限度节省手机本地的存储空间。
可惜，5g超级sim卡仅适用于使用“三选二”sim卡托的手机，而如今很多中高端手机都已经不再支持存储卡扩充，也就是不符合安装5g超级sim卡的要求，也因此限制了这种产品的推广和普及。
11月19日，在第八届中国移动全球合作伙伴大会上，紫光国微携手中国移动宣布开始在北京、四川、山西、吉林等多个地区上线了新兴“超级sim卡”，它既可以当饭卡、门禁卡、交通卡，也可以当做车钥匙或进行5g电子签名，大额转账等，以上供能主要是利用nfc的交互功能来实现的。
据悉，在线上领域中国移将以“sim+数字证书”模式打造sim认证、sim盾、5g快签等应用，提供it系统安全认证、银行金融服务、合法电子签名等领域的服务，赋能互联网安全，助力全社会的信息安全建设。在日常的线下生活中，超级sim以“sim+nfc”模式创新打造了sim交通卡、sim车钥匙、sim一卡通等应用（换手机可以继续使用），可以在交通出行、智能汽车、智慧园区等场景替代传统卡片、钥匙等硬件，提供便捷体验。
从现在来看，超级sim卡所面临的问题有不少，其一是它如何兼容仅支持nano sim卡槽的新款5g手机，其二是现在所有支持nfc功能的手机都自带nfc门禁和交通卡等功能，除非基于sim卡的上述功能可以带来更好的体验，否则不足以改变消费者已经养成的刷卡习惯。
伺服环路ADC测试的基础知识介绍
电气和电器的区别
简单了解本田Clarity PHEV动力电池系统
粗轧机工作辊道磨损，有人直接报废更换，有人采用在线维修
12V电池升压器（英文）,multi output power converter
SIM卡的形态变迁 电子化的iSIM和eSIM
两轮电动车的“锂电化+智能化”未来发展方向正全面加速
人造皮肤设计理念被证实 电子皮肤可拉近人与人之间的距离
以太网为物联网提供基础的运转层
如何使用AI工具提高集成电路设计效率！
不得不关注的六个LED照明技术细节
全国首条智慧地下电缆线路的监控信息正式接入
助力低碳，深耕低温锡膏技术引领行业工艺发展
有哪些平价的蓝牙耳机？四款适合学生的平价蓝牙耳机推荐
冠层分析仪的作用是什么，它有哪些应用
传感器前级信号处理
UWB室内定位高精度定位应用的宠儿
ADI新数字隔离器封装确保医疗和工业应用安全
基于A2DP框架的近距离无线音频通信研究
联发科公布第三季财报 营收达670亿元并表示对AI的投入已有相当的成果
sim卡的形态变迁
早期功能机和智能手机厚如“板砖”，安装尺寸为25mm×15mm×0.8mm的标准sim卡毫无压力。但智能手机们随后都开始迷恋“性感身材”，其中尤以苹果iphone系列最为激进，并最早向标准sim卡“开刀”。
2010年，iphone 4首次商用microsim卡，它的尺寸从标准sim卡的25mm×15mm缩小到了15mm×12mm，可以帮手机节省下更多内部空间。2012年，iphone 5再度首发更迷你的nano sim卡，其尺寸只有早期sim卡的1/2（见表），已经达到了物理sim卡的极限。在这个过程中，还催生了“剪卡”和“卡托”这种第三方业务。
各种sim卡大小对比
之所以强调nano sim是“物理sim卡”的极限，是因为还有一种sim卡更小，它们就是电子sim卡。
电子化的isim和esim
物理sim卡属于一种实体的“用户身份识别模块”，它需要以卡片的形式固定在手机的sim卡槽内才能激活使用。而电子sim卡则是以芯片的形态直接被集成在手机体内，而这种sim卡现在还衍生出了isim和esim两种分支。
什么是isim
其中，isim卡的概念比较新，它最早是由arm在2018年初提出的概念，并被命名为“kigen”嵌入式方案。我们可以将该方案理解为将射频模块以及sim模块直接集成进soc芯片，无需安装物理sim卡和额外的安全芯片就能随时联网，同时还能减少企业生产所需的成本（完全无需卡槽等额外的硬件，由处理器安全模块“软硬模拟”）。
高通在mwc19上海展中也发布了类似的isim技术，原理和arm kigen相似，骁龙移动平台soc内部集成了独立安全处理单元（secure processing unit），联合第三方机构就利用这个单元实现isim功能，支持离线支付、可信赖平台模块（tpm）功能、转账、电子身份和加密钱包等功能。
由于isim技术发布较晚，所以它的技术指标也更加先进，比如isim完整支持3gpp组织对于“5g sim卡”的技术要求，在实际使用中能够提供比现有实体sim卡更高的安全性、隐匿性、甚至还具备专为5g时代设计的省电技术。
需要注意的是，在没有得到运营商的广泛支持以前，isim没有半点普及的机会，至少在手机领域难有建树，它其实更适合用于iot领域，通过“几乎零成本”的优势帮助物联网设备获得随时联网的能力。
什么是esim
和isim相比，esim技术已经非常成熟了。它的原理和isim比较像，只是isim将sim卡功能集成进了soc，而esim则将sim卡功能集成在一颗比nano sim卡更小（6mm×5mm）的安全芯片内，所以它的成本要比isim技术要高，但通用性更好，而且已经在国外商业化应用了很长时间。
从cdma网络时代开始，国外销售的很多手机都没有sim卡槽，想要开通网络需要找运营商“烧号”——将识别码写入手机内置的安全芯片之后再将手机号和手机绑定。实际上，这也是esim的激活流程。只是，使用cdma网络必须“烧号”的手机只能从归属的运营商处申请号码，而esim则可以由用户选择任意的运营商，堪称是“携号转网”的最佳利器。
可惜，esim至今也没在国内的手机领域得到推广，三大运营商暂时也仅支持基于esim技术的“一号双终端”——即智能手机依旧使用nano sim卡，而内置esim的智能手表则可以写入与手机相同的电话号码（主号码），主号码来电时两个终端同振，任意终端均可拨出电话，但主附终端之间不能拨打电话。
究其原因，是esim的“识别码”存在被盗的风险，一旦被黑客截取识别码并烧录到其他设备中，后果不堪设想。因此，运营商对esim技术在手机领域的推广都持谨慎态度，自然会拖累其普及的进度。另一方面，esim和isim的崛起会降低运营商的议价权，用户无需去营业厅，只要点几下屏幕做个实名认证就能改换门庭，还怎么维系高利润的卖卡业务？因此，电子sim卡的未来，主要还得看运营商的“脸色”。
sim卡在功能层面的演进
近些年sim卡除了形态发生了变化，它们在功能层面也在不断的演进之中。
从sim到usim
中国联通用户在从2g换3g手机的过程中曾经历了一波换sim卡的奔波繁琐、中国移动和中国电信则在3g换4g手机时全面换卡。那么，4g到5g还需要换卡吗？
在解答这个问题之前，咱们需要先弄清楚为什么要换卡。
我们都知道，手机信号在空气中传播的特性决定了它的安全系数非常低。早期2g sim卡使用的是单向鉴权机制，即在接入网络时，网络只对sim卡做身份认证。在3g网络时代，中国联通的wcdma网络采用了全新的鉴权流程，用户想开通wcdma网络必须更换“usim卡”。
来自网上的一张非常生动的2g sim卡鉴权流程图
和sim卡相比，usim卡升级到了双向鉴权机制，通过autn（认证令牌）可以实现用户对网络的鉴权，简单来说就是能有效识别伪基站，大大提升安全属性。同一时期，中国移动的td-scdma在3g网络竞争中处于劣势，所以简化了鉴权流程，让用户无需换卡就能无缝切换到3g网络。中国电信的cdma的鉴权机制自成体系，所以也无需换卡。
来自网上的一张非常生动的usim卡鉴权流程图
到了4g时代，lte网络已经不再允许按照gsm（2g网络）的方式鉴权，也就是说必须使用usim卡。因此，当年才会出现中国移动和中国电信用户扎堆前往营业厅换卡的盛况。如今5g时代以来，由于nr的注册鉴权流程和lte相差不大，不需要升级sim硬件，因此现有的4g usim卡都能直接被最新的5g手机识别并使用。
小提示：以iphone 5为代表的手机为usim卡的普及奠定了基础，此类新款手机仅支持nano sim卡，而这种迷你卡都是usim标准。换句话说，当你去营业厅换小卡时，就已经完成了sim卡向usim卡的转型升级。
5g sa安全增强sim卡
正所谓“道高一尺，魔高一丈”。cfan曾经报道过“gsm劫持+短信嗅探技术”，黑客通过技术手段诱使手机接入伪基站而强制切换到2g网络，从而嗅探用户的短信信息（验证码）实现盗取个人隐私甚至盗刷转账的目标。
此外，黑客早已实现了对4g usim卡的破解复制，基本流程是利用第三方写号工具的途径来破解获得usim卡中的opc及ki密钥，并利用这些数据实现对于三大运营商4g数据在空白号卡中的第三方写入。
早前网上曾报道过一类典型的“盗号”案例：手机突然没信号了，原因是该号码已被黑客写入到其他空白号卡中并完成了注册，并利用盗来的号码重置支付宝或银行等app的密码，然后你的钱就没了。
年初中国电信发布了《5g sa安全增强sim卡白皮书》，被不少媒体解读为使用5g手机或许更换sim卡的新闻并在网上大肆传播。实际上，“5g sa安全增强sim”是一种比现有usim安全系数更高的下一代sim卡，针对还未大规模商用部署的sa网络（独立组网）进行优化，增加了5g移动性管理、用户身份隐私保护、安全认证加强、gba认证、5g接入控制、5g usat事件等功能。其主要特性是为用户数据和业务应用提供安全保障，并助力运营商发展第三方移动应用业务。
就笔者个人的感觉而言，如果5g sa安全增强sim卡能解决usim卡的漏洞，不怕破解复制和gsm劫持+短信嗅探，我宁可跑一趟运营商花点钱也要更换这种更安全的sim卡。毕竟，现在手机就是钱包和保险柜，5g时代因云、大数据和ai等技术的爆发会进一步放大安全风险，有条件的话必须将风险扼杀在摇篮里。
就“白皮书事件”的正确解读应该是，如果你想在5g手机上享受更安全的5g服务，才需要更换为5g sa安全增强sim卡。如果你不在意，继续使用现有的4g usim卡也没人拦着你。
5g超级sim卡
紫光国微从去年开始就陆续携手运营商推出了5g超级sim卡，即将存储卡与micro usim卡合二为一，同时还搭配有支持一键备份与恢复的智能app。这意味着，我们平时可以将相机拍摄的照片视频、在线缓存的电影以及微信qq收集的美图表情都保存在5g超级sim卡里，可最大限度节省手机本地的存储空间。
可惜，5g超级sim卡仅适用于使用“三选二”sim卡托的手机，而如今很多中高端手机都已经不再支持存储卡扩充，也就是不符合安装5g超级sim卡的要求，也因此限制了这种产品的推广和普及。
11月19日，在第八届中国移动全球合作伙伴大会上，紫光国微携手中国移动宣布开始在北京、四川、山西、吉林等多个地区上线了新兴“超级sim卡”，它既可以当饭卡、门禁卡、交通卡，也可以当做车钥匙或进行5g电子签名，大额转账等，以上供能主要是利用nfc的交互功能来实现的。
据悉，在线上领域中国移将以“sim+数字证书”模式打造sim认证、sim盾、5g快签等应用，提供it系统安全认证、银行金融服务、合法电子签名等领域的服务，赋能互联网安全，助力全社会的信息安全建设。在日常的线下生活中，超级sim以“sim+nfc”模式创新打造了sim交通卡、sim车钥匙、sim一卡通等应用（换手机可以继续使用），可以在交通出行、智能汽车、智慧园区等场景替代传统卡片、钥匙等硬件，提供便捷体验。
从现在来看，超级sim卡所面临的问题有不少，其一是它如何兼容仅支持nano sim卡槽的新款5g手机，其二是现在所有支持nfc功能的手机都自带nfc门禁和交通卡等功能，除非基于sim卡的上述功能可以带来更好的体验，否则不足以改变消费者已经养成的刷卡习惯。
伺服环路ADC测试的基础知识介绍
电气和电器的区别
简单了解本田Clarity PHEV动力电池系统
粗轧机工作辊道磨损，有人直接报废更换，有人采用在线维修
12V电池升压器（英文）,multi output power converter
SIM卡的形态变迁 电子化的iSIM和eSIM
两轮电动车的“锂电化+智能化”未来发展方向正全面加速
人造皮肤设计理念被证实 电子皮肤可拉近人与人之间的距离
以太网为物联网提供基础的运转层
如何使用AI工具提高集成电路设计效率！
不得不关注的六个LED照明技术细节
全国首条智慧地下电缆线路的监控信息正式接入
助力低碳，深耕低温锡膏技术引领行业工艺发展
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冠层分析仪的作用是什么，它有哪些应用
传感器前级信号处理
UWB室内定位高精度定位应用的宠儿
ADI新数字隔离器封装确保医疗和工业应用安全
基于A2DP框架的近距离无线音频通信研究
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