大家好，我是小棗君。

今天要聊的話題，是關(guān)于「SIM卡」的。

嗯，沒錯(cuò)，就是這個(gè)東東——

現(xiàn)在是移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代，幾乎人手一部手機(jī)。

但是，大家都知道，手機(jī)再牛逼，如果沒有SIM卡，也是個(gè)廢柴——既不能打電話，也不能發(fā)短信，更不能移動(dòng)上網(wǎng)。

為什么呢？因?yàn)镾IM卡代表了手機(jī)的“合法身份”，相當(dāng)于是手機(jī)的“身份證”。

在營(yíng)業(yè)廳辦理的SIM卡

有了這個(gè)“身份證”，手機(jī)才能使用運(yùn)營(yíng)商的通訊網(wǎng)絡(luò)，享受通信服務(wù)。

SIM卡槽

那么，用于“身份識(shí)別”的SIM卡，就只是一個(gè)存儲(chǔ)了“手機(jī)號(hào)”的小金屬片嗎？還存了別的信息嗎？它到底是一個(gè)什么樣的工作原理呢？

別急，小棗君今天會(huì)逐一給大家揭秘！

SIM卡的構(gòu)造

SIM卡，通常簡(jiǎn)稱SIM，全名是Subscriber Identity Module（用戶識(shí)別模塊），因?yàn)樗恢币钥ㄆ问酱嬖冢晕覀兌剂?xí)慣叫它SIM卡。

實(shí)際上，SIM卡是一個(gè)裝有微處理器的芯片卡。

嗯，沒錯(cuò)，SIM卡里竟然有個(gè)CPU！

除了CPU之外，SIM卡上面還有程序存儲(chǔ)器ROM、工作存儲(chǔ)器RAM、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器EEPROM，以及串行通信單元。

是不是覺得很耳熟？對(duì)，一臺(tái)計(jì)算機(jī)就有CPU、ROM、RAM、I/O設(shè)備。所以說，一個(gè)SIM卡，基本上就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)了。

我們使用手機(jī)和SIM卡時(shí)，實(shí)際上是手機(jī)向SIM卡發(fā)出了命令，SIM卡根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來執(zhí)行并反饋結(jié)果，不是想象中只做單純的信息存儲(chǔ)器那么簡(jiǎn)單。

如果各位仔細(xì)觀察SIM卡，會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)小金屬片上面會(huì)被劃分成不同的區(qū)域，有點(diǎn)像“圖騰”。

這些不同的區(qū)域，實(shí)際上是SIM卡和手機(jī)連接時(shí)，不同的觸點(diǎn)連接。

SIM卡槽和觸點(diǎn)

不同的觸點(diǎn)，有著不同的用處。有的是給SIM卡供電，有的是為了手機(jī)和SIM卡交換數(shù)據(jù)。

電源(Vcc) 、復(fù)位(RESET) 、時(shí)鐘(CLK) 、接地端(GND)、編程電壓(VPP)、數(shù)據(jù)

前面小棗君說了，在SIM卡上，存儲(chǔ)了我們手機(jī)用戶的信息。那么，究竟是哪些信息呢？如下：

1、由SIM卡生產(chǎn)廠商存入的系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)。

2、由移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商在將卡發(fā)放給用戶時(shí)注入的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和用戶數(shù)據(jù)。包括鑒權(quán)和加密信息、算法、參數(shù)。

3、由用戶自己存入的數(shù)據(jù)。比如，短消息、通訊錄、話費(fèi)記數(shù)等。

4、用戶在用卡過程中自動(dòng)存入和更新的網(wǎng)絡(luò)接續(xù)和用戶信息類數(shù)據(jù)。包括最近一次位置登記時(shí)的位置信息，臨時(shí)移動(dòng)用戶號(hào)（TMSI）等。

這些數(shù)據(jù)信息中，第1類是寫死無法修改的，第2類是只有專業(yè)部門才能查閱和更新的，第3、4類才是手機(jī)可以讀寫更新的。

所以說，SIM卡里，大有乾坤。

SIM卡的演進(jìn)歷史

說完SIM卡的構(gòu)造，我們?cè)賮砜纯此臍v史。

SIM卡作為通信史上的一個(gè)偉大發(fā)明，其實(shí)已經(jīng)誕生快30年了。

上世紀(jì)90年代，2G通信標(biāo)準(zhǔn)GSM在歐洲誕生，并在全球迅速普及。

1991年，德國(guó)捷德公司開發(fā)了世界上第一張SIM卡，隨后賣了300張給芬蘭運(yùn)營(yíng)商Radiolinja。

沃達(dá)豐的Orbitel 901

發(fā)出了第一條短信的GSM移動(dòng)電話，也是第一部插入了SIM卡的移動(dòng)電話

大家知道為什么現(xiàn)在新辦的SIM卡，都會(huì)嵌入在一張名片大小的卡片上嗎？

SIM卡片

除了方便攜帶之外，最主要的原因，就是——最開始的SIM卡，就是名片那么大的。。。使用時(shí)，必須整張卡，塞進(jìn)手機(jī)里。。。

標(biāo)準(zhǔn)卡（原卡） VS 銀行卡

上面這個(gè)才是真正的「標(biāo)準(zhǔn)SIM卡」，也叫“原卡”。

我們國(guó)家移動(dòng)通信起步晚，基本上錯(cuò)過了“原卡”的時(shí)代。大部分人最早接觸的SIM卡，是這樣的——

Mini SIM卡（紅框內(nèi)）

上圖這種卡，叫「Mini SIM卡」，是手機(jī)小型化之后，在原卡基礎(chǔ)上發(fā)展出來的。

2010年，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）再從Mini SIM發(fā)展出「Micro SIM卡」。

Micro SIM卡首次使用在蘋果公司所推出的iPad及iPhone 4，后續(xù)iPhone 4S、iPad 2等眾多智能手機(jī)都有采用。

Micro SIM 和 iphone4

2011年，又是蘋果公司，提出「Nano SIM卡」標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過2012年的一番競(jìng)爭(zhēng)（戰(zhàn)勝了諾基亞、RIM、摩托羅拉聯(lián)合提交的方案），該標(biāo)準(zhǔn)被ETSI采納為4FF標(biāo)準(zhǔn)。

Mini SIM、Micro SIM、Nano SIM（從左到右）

所以，獨(dú)立實(shí)體形態(tài)的SIM卡，一共有四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

減肥效果顯著！

關(guān)于SIM卡的變化，大家其實(shí)都看得出來了，并不是什么技術(shù)演進(jìn)，說白了，就是剪塑料（剪卡）。

剪卡

剪卡如今也是一件很常見的事情，淘寶買個(gè)剪卡器，自己就能剪。

小卡也可以通過卡托，變成大卡。

總之，可大可小，非常靈活。

SIM卡和UIM卡

其實(shí)，關(guān)于SIM卡，大家還有一個(gè)誤解。

一直以來，我們把手機(jī)卡都叫做SIM卡，這并不嚴(yán)謹(jǐn)。

SIM卡是屬于GSM技術(shù)的，對(duì)于GSM的死敵——CDMA來說，它的手機(jī)卡，并不叫SIM。

那早期的CDMA手機(jī)，用的是什么卡？

答案是——沒有卡。

嗯，你沒聽錯(cuò)，早期的CDMA手機(jī)是不插卡的。而且，目前國(guó)際上的CDMA運(yùn)營(yíng)商（為數(shù)不多了），它們的手機(jī)，基本上都是不插卡的。

那CDMA手機(jī)靠什么來擁有手機(jī)號(hào)碼等信息呢？

有的是運(yùn)營(yíng)商直接在手機(jī)中寫入號(hào)碼，然后一起賣給用戶；有的是通過OTA，也就是Over The Air，空中放號(hào)。

例如，買了全新的CDMA手機(jī)之后，第一次開機(jī)，按指定格式發(fā)一些消息，即可實(shí)現(xiàn)手機(jī)號(hào)碼信息的寫入，變成一部正常的手機(jī)，這就是一次OTA空中放號(hào)的過程。

如果大家有點(diǎn)印象，iPhone剛火起來的時(shí)候，很多人去買國(guó)外的水貨iPhone 4S，就會(huì)買到美國(guó)CDMA運(yùn)營(yíng)商Verizon的iPhone 4S，當(dāng)時(shí)被稱為“V版”iPhone，都是不能插手機(jī)卡的。如果你要在中國(guó)用它，必須“找關(guān)系”，對(duì)手機(jī)進(jìn)行“燒號(hào)”，才能使用。其實(shí)，就是把你的電信號(hào)碼“燒進(jìn)”手機(jī)里面，實(shí)現(xiàn)機(jī)卡一體。

話說，當(dāng)年中國(guó)加入WTO時(shí)，和美國(guó)談判，作為條件之一，美國(guó)“要求”我們必須建一張CDMA網(wǎng)絡(luò)，我們才有了聯(lián)通的那張C網(wǎng)（后來賣給中國(guó)電信）。而我們也對(duì)這張C網(wǎng)做了一點(diǎn)“小改動(dòng)”，就是必須有“卡槽”。

于是，中國(guó)這張CDMA網(wǎng)絡(luò)，成了世界上唯一一張要插手機(jī)卡的CDMA網(wǎng)絡(luò)。

CDMA制式的手機(jī)卡，叫UIM卡，全名是User Identify Module，很巧，中文名也叫用戶識(shí)別模塊。

Subscriber和User，都有“用戶”的意思。

通信行業(yè)里，通常用subscriber指代手機(jī)用戶。

現(xiàn)在，UIM是由中國(guó)電信倡導(dǎo)，CDMA的大旗，也是中國(guó)電信在扛。不過，應(yīng)該也扛不了多久了。

UIM和SIM除了技術(shù)制式上的區(qū)別之外，在外型尺寸、作用功能方面幾乎沒有什么不同，所以大家通常也把UIM稱為SIM。

eSIM卡的誕生背景

前面講到剪卡。那么，問題來了。

既然SIM卡已經(jīng)被剪成只剩金屬部分，那還能不能再剪了呢？

很多人會(huì)問，難道Nano-SIM還不夠小嗎？還不能滿足要求嗎？

眾所周知，隨著科技的不斷發(fā)展，我們的手機(jī)已經(jīng)變得非常輕薄。

即便如此，手機(jī)廠商們?cè)谑謾C(jī)尺寸和空間利用上依然是殫精竭慮，喪心病狂。

Nano-SIM雖然看上去已經(jīng)很小了，但是對(duì)于手機(jī)廠商來說，還是無法忍受。

除了SIM卡本身之外，卡槽結(jié)構(gòu)以及對(duì)應(yīng)的接口走線，也要占用空間。

除了手機(jī)之外，最要命的是可穿戴智能設(shè)備（智能手表、運(yùn)動(dòng)手環(huán)、智能眼鏡）。對(duì)它們來說，即使是Nano-SIM，也還是太大了。

帶通訊功能的手表，空間非常有限

此外，有卡就有卡槽，有卡槽就有縫隙。

手機(jī)卡槽

SIM卡槽的縫隙，嚴(yán)重影響設(shè)備的防水，進(jìn)而限制了設(shè)備的使用場(chǎng)景。

所以說，廠商們迫切希望能夠干掉手機(jī)上所有的“孔”和“縫”。

第三點(diǎn)，SIM卡是插在卡槽里的，通過金屬觸片連接，但是這種非焊接的接觸，就會(huì)存在接觸不良的問題。

尤其是可穿戴設(shè)備，經(jīng)常會(huì)有磕碰，時(shí)間長(zhǎng)了，容易導(dǎo)致松動(dòng)或脫落，影響使用。

最后一點(diǎn)，也是最重要的一點(diǎn)，就是換號(hào)困難。

SIM卡代表了用戶和單一運(yùn)營(yíng)商的契約關(guān)系。你辦理了SIM卡，就是和運(yùn)營(yíng)商簽訂了合同，憑卡享受服務(wù)。

SIM卡就好像一把鑰匙。一把鑰匙只能開一個(gè)門，如果你想開別的門，就必須再買別的鑰匙。

換鑰匙就是換卡，對(duì)于手機(jī)用戶來說，換卡是一件挺麻煩的事。

卡針，要用的時(shí)候卻永遠(yuǎn)找不到

所以，手機(jī)廠商們一直在考慮，如何才能徹底解決SIM卡的這些問題。

這一次，蘋果公司最先想到了辦法。

2011年，蘋果公司向美國(guó)專利和商標(biāo)局申請(qǐng)了一項(xiàng)虛擬SIM卡專利。

2014年，蘋果發(fā)布了自己的SIM卡——Apple SIM，嵌入美國(guó)和英國(guó)發(fā)售的iPad Air 2和iPad Mini 3平板電腦中，允許用戶設(shè)備動(dòng)態(tài)選擇運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)。

2015年7月，蘋果公司和三星計(jì)劃聯(lián)手推出eSIM卡。

2016年6月，GSMA（GSM協(xié)會(huì)）發(fā)布智能手機(jī)eSIM規(guī)范。這一規(guī)范獲得全球超過30家運(yùn)營(yíng)商、芯片商及蘋果、三星、谷歌等智能手機(jī)廠家的支持。

那么，到底什么是eSIM呢？

看到eSIM這個(gè)詞，你可能會(huì)以為“e”代表“電子（electronic）”，是電子SIM卡，其實(shí)并非如此。

eSIM是指Embedded-SIM（嵌入式SIM卡），本質(zhì)上還是一張SIM卡，只不過它變成了一顆SON-8的封裝IC，直接嵌入到電路板上。

這樣一來，不僅解決了連接可靠性的問題，也節(jié)約了高達(dá)90%的空間。

而且，eSIM是可編程的，支持通過OTA（空中寫卡）對(duì)SIM卡進(jìn)行遠(yuǎn)程配置，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商配置文件的下載、安裝、激活、去激活及刪除。

OTA過程

說白了，你不用去營(yíng)業(yè)廳，就可以靈活選擇多家運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)，像選Wi-Fi一樣方便。

這不是要了運(yùn)營(yíng)商的老命？！

長(zhǎng)期飯票變成臨時(shí)飯票，用戶和運(yùn)營(yíng)商之間的契約關(guān)系說完蛋就完蛋，用戶粘性大幅下降，說翻臉就翻臉，運(yùn)營(yíng)商一點(diǎn)辦法都沒有！

對(duì)于蘋果、華為這樣的終端設(shè)備商來說，eSIM簡(jiǎn)直不要太爽——即節(jié)約了空間，方便了設(shè)計(jì)，也降低了難度和成本。

Apple Watch Series3僅比前代手表增加了0.2mm的厚度，就實(shí)現(xiàn)通訊功能

最重要的是，有了eSIM，終端設(shè)備商就可以繞開運(yùn)營(yíng)商，直接和用戶搭上線了。至于你運(yùn)營(yíng)商會(huì)怎么樣，他們才不會(huì)在乎呢。

這就是為什么，終端設(shè)備商愿意大力推廣eSIM——

2015年8月，三星Gear S2成為首款支持eSIM的智能手表。

2017年9月，蘋果發(fā)布的Apple Watch 3也采用了eSIM方案。

2017年10月，Google最新發(fā)布的兩款手機(jī)Pixel 2與Pixel 2 XL成為首款兼容eSIM的智能手機(jī)。

……

一時(shí)間，狼煙四起，終端設(shè)備商們紛紛投入eSIM的懷抱。

話說回來，前面提到，是GSMA發(fā)布了eSIM的規(guī)范。而GSMA（GSM協(xié)會(huì)）是一個(gè)代表全球移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商利益的組織，按理來說應(yīng)該抵制才對(duì)，為什么會(huì)推動(dòng)eSIM呢？

因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商們根本不是為了手機(jī)才推進(jìn)eSIM的。他們關(guān)注的重點(diǎn)，是物聯(lián)網(wǎng)。

根據(jù)專業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2025年，全球M2M（Machine to Machine）連接設(shè)備數(shù)量將達(dá)到300億，這些設(shè)備都依賴e-SIM相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商來說是一塊超大的蛋糕。

所以，即使是心里不情愿，很多運(yùn)營(yíng)商還是忍痛支持eSIM——包括AT&T、德國(guó)電信、沃達(dá)豐、西班牙電信以及Orange等各大運(yùn)營(yíng)商，都在推動(dòng)eSIM的發(fā)展和普及。

國(guó)內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商當(dāng)然也不會(huì)坐視不理。他們瞅準(zhǔn)了eSIM在物聯(lián)網(wǎng)上的巨大商機(jī)，頻繁做出響應(yīng)。

2017年6月，上海CES Asia(亞洲消費(fèi)電子展)，中國(guó)移動(dòng)推出一款全球尺寸最小的eSIM NB-IoT通信模組M5310，成為熱點(diǎn)。

聯(lián)通對(duì)eSIM的推廣

除了eSIM之外，大家可能還聽說過softSIM和vSIM。

如果說eSIM至少還算是一個(gè)硬件，那么，softSIM和vSIM干脆一不做二不休，徹底消滅了硬件。

例如SoftSIM，依托操作系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)SIM功能，沒有實(shí)際的物理芯片存在，對(duì)基帶進(jìn)行修改后，基帶重定向直接通過其它接口和操作系統(tǒng)層交互，而不再需要訪問SIM硬件。（這應(yīng)該是虛擬SIM的終極形態(tài)吧！）

華為的天際通，就是基于海思SoftSIM技術(shù)

虛擬SIM技術(shù)的未來

eSIM、softSIM和vSIM，都是虛擬SIM技術(shù)。

虛擬SIM的發(fā)展之路注定是坎坷的。從誕生之日起，圍繞這項(xiàng)技術(shù)的就是持續(xù)不斷的紛爭(zhēng)、博弈。

例如最開始的Apple SIM，剛發(fā)布后，美國(guó)幾大運(yùn)營(yíng)商就很不情愿，各種推諉，各種附加條件，Verizon干脆直接拒絕。

還有后來的Apple WATCH，也是屢次發(fā)布，不發(fā)布，又發(fā)布，反反復(fù)復(fù)……

剛剛提到的天際通，也傳言被有關(guān)部門約談…

這些阻礙eSIM的神秘力量，都是有原因的——承載著用戶數(shù)據(jù)的SIM卡，牽扯了太多的利益，是運(yùn)營(yíng)商的最重要資產(chǎn)之一，哪能拱手讓人？

除了利益損害之外，安全因素也是一個(gè)大問題。

終端設(shè)備廠商魚龍混雜，有大企業(yè)，也有小企業(yè)，用戶在各個(gè)運(yùn)營(yíng)商的簽約信息，是否可以放心交給他們？他們?cè)趺床拍鼙ＷC不篡改、不泄露？

對(duì)于eSIM系統(tǒng)來說，誰控制配置eSIM的平臺(tái)，誰就擁有主動(dòng)權(quán)

盡管eSIM的前進(jìn)道路充滿阻礙，但誰都不能否認(rèn)它的未來趨勢(shì)。

據(jù)權(quán)威部門預(yù)測(cè)，至2020年，新增eSIM連接數(shù)將達(dá)到2億個(gè)，全球?qū)碛?.46-8.64億部?jī)?nèi)置eSIM卡的智能手機(jī)。德國(guó)電信甚至大膽預(yù)計(jì)，至2025年，eSIM將全面取代傳統(tǒng)SIM。