随着5G的兴起，将带来手机、可穿戴设备、汽车等应用的繁荣。与此相对应，只有沙粒大小的eSIM（嵌入式用户识别模块）卡将兴盛，取代传统的SIM（用户识别模块）卡。最新的eSIM非常小，只有1.28×1.27毫米见方，掉到地上很难找到；但别小看它，其未来应用将无所不在。

近日，英飞凌科技公司介绍了eSIM的市场应用前景，以及英飞凌的OPTIGA™ Connect eSIM特色。

1 5G的市场机会

据英飞凌科技安全互联系统事业部大中华区物联网安全产品线区域市场经理刘彤女士介绍，物联网的上云或云连接主要有几种方式：通过Wi-Fi、蓝牙以及蜂窝网络连接等。根据爱立信最新的数据分析预测，到2022年约有70%以上的广域物联网设备连接将使用蜂窝网络技术。这是由于蜂窝网络有一些优势：相对于Wi-Fi和蓝牙，它可以在较远的距离、大的范围和公众的开放区域使用。

现在世界各地的运营商都在进行5G建设，我国目前处于前沿位置。5G采用高频、短波技术，因而有更快的传输速度和更宽的带宽，除此之外，5G还有2个重要特性。

1）网络负载更大，可以承载更多的设备。

2）安全性更高。在2G、3G、4G时代，用户的登网是通过SIM卡。SIM卡的主要功能是登网、连接和用户身份鉴权。5G时代，由于有更多的设备接入，对安全性也提出了更高的要求，例如IMSI加密。IMSI是SIM卡里的ID，相当于每张SIM卡的身份证。前几年欧盟推出了GDPR《通用数据保护条例》法案，IMSI数据被认为是用户或物联网的隐私，在5G规范制定的时候，ETSI（欧洲电信标准化协会）和3GPP等规范组织对IMSI进行了加密保护。

 

图 5G的优势

2 eSIM在5G时代的优势

业界客户普遍认为：eSIM更加适合物联网等5G蜂窝连接，在未来有望取代传统的SIM卡。

eSIM卡的主要特点如下。

•不是以塑料卡片的形式，而是以一种固体模块的物理形式存在在设备之内，是焊到了设备板子里面，这样更加体现设计的灵活性。

•耐高温、防震，以及因车里的环境非常复杂，它有超强的抗干扰能力，适合汽车和工业场景。例如在汽车领域。现在如果我们去4S店买车，例如BBA（德国3个豪华汽车品牌，分别是奔驰汽车BENZ、宝马汽车BMW、奥迪汽车AUDI）前装的T-BOX（远程信息处理器）已经预置了eSIM。

•用户可灵活地选择移动网络运营商。例如在德国生产的宝马汽车进口到中国，怎么放中国的码号呢？实际上，从2011年开始，GSMA就已经启动了eSIM规范的讨论，也提出了这样的一个需求。所以eSIM演进到现在，已经可以通过OTA（空中下载）的方式进行运营商的灵活码号下载和切换。

•对于普通用户，可以更加灵活地选择想要的套餐和运营商网络。

•让物联网设备的供应链管理更加方便容易。例如在中国生产的设备，可以出口到全世界100多个国家。如果没有这种灵活方案，以保证正确的eSIM放置（放着正确的流量和放在正确的设备上），这是一个非常复杂的工作。所以如果用了可灵活切换的eSIM方案，可以解决这样的问题。

eSIM主要用于手机和物联网。

 

图 eSIM在手机等消费类电子设备市场增长强劲

3 eSIM的市场预测

1）消费类电子产品。目前主要的应用是智能手机，此外，还有智能手表、可穿戴设备、平板电脑和笔记本电脑等。据ABI Research预测：“在2024年内置eSIM的消费类电子产品出货量会超过6亿部，达到6.44亿部，其中约5亿部智能手机将安装eSIM。”即几乎所有的高端手机都会有这个功能。

 

图 eSIM在汽车等物联网市场的趋势

2）物联网。最重要的是“车规级”的eSIM，负责安全和自动驾驶。还有能源管理，智能表具（水电气表），资产追踪，例如：掌握一些重型的设备、资产的位置信息。像现在很多的共享单车，摩拜单车等安装了eSIM，还有校车和运货大卡车的位置信息监测也是要把位置上传到云平台里。据ABI Research预测：“2024年内置eSIM的物联网设备出货量大概在2.32亿，其中有超过1亿，即大半左右是用于汽车的。”

 

图 每种物联网解决方案对eSIM都有独特的需求

4 不同应用所需的eSIM各不相同

现在因为5G的手机到来，它要求高频、短波，所以5G手机的天线会比4G多。此外，手机硬件设计的要求也非常高，手机硬件工程师要尽量地在挤尺寸，希望能在很小的板子上尽量把关键的元器件布上去，所以需要超小尺寸的eSIM要求。

手表的板子更小，也是有非常严苛的尺寸要求。

除了汽车以外的典型应用，包括资产追踪，最重要的特性是“互操作性”。例如远洋货柜。非常重要的一点，是要求全世界都能够接入，所以对于“互操作性”的要求比较高。

还有一些工业物联网上的应用，例如风力发电的设备，需要检测设备上的信息，然后传到后台，这对于设备的稳健性要求就更高了，必须具备耐高低温、非常长的寿命（使用时间），这也是它一个独特的要求。

远程控制，例如如果在无人机上面安装了eSIM模块，对于可靠性就是非常强的要求。在无人机飞行的过程中，需要抗信号/电磁信号的干扰和振动。

 

图 OPTIGA™ Connect IoT解决方案预置码号，支持全球网络连接

值得一提的是，英飞凌可以提供全面、完整的解决方案组合，以满足不同应用的需求。例如在物联网方面，在过去十几年里英飞凌推出了2个系列产品：

①车规级。面向汽车应用的安全控制器，明星产品有SLI76和SLI97。SLI76产品在2008年推出，是全球首款车规级嵌入式SIM卡。

②面向工业应用的安全控制器，SLM76、SLM97、SLM17产品。

为了符合多种市场需求，英飞凌eSIM现在可以提供多种封装，目前来讲在物联网设备上主流的封装就是5×6毫米见方的封装要求，尺寸和稳健性都非常符合主流应用需求。

5 易用性是普及的关键

根据市场研究机构ABI Research在2020年年初发布的报告中指出，2019年上半年，英飞凌的eSIM出货量位居全球第一。

那么，和友商相比，英飞凌的OPTIGA™ Connect eSIM的核心优势是什么？

①基本优势是符合GSMA最新规范，同时支持最新的5G规范的产品，并通过业界最高标准CC EAL4+的安全认证，封装也非常小。

②最核心的优势是易用性，提供端到端硬件和软件统包的一站式解决方案，并且在物联网的解决方案里预置初始码号。具体地，英飞凌有一个最新上市的一站式购齐eSIM方案。这是由于物联网市场非常大，但也是碎片化的。客户的痛点是整个测试非常复杂，有硬件、软件。此外，eSIM在GSMA规范里还有M2M的规范，还有预装的码号，这对于那些规模较小、年用量不是很大的用户挑战很大。为此，英飞凌提出了“统包式”或叫“一站式”的eSIM解决方案，实现了硬件、软件统包，即插即用。主要有2种产品形态：

①OC1110面向的是消费类的电子设备，专门针对手机、手表等消费类设备。

②OC2321面向的是物联网设备。

预置的码号，即支持全球连接的码号可以大大简化供应链。例如：在中国生产了一个物联网设备要出口到全世界100多个国家。可以通过1个初始的码号预置，用统一的1套产品就可以把所有的设备都安装上eSIM，出口到全世界100多个国家之后，再可以连接到当地的运营商网络，然后再进行当地的码号下载，这完全是看用户自己的选择。

这是一种易于集成和管理的方案。它可以支持640多个移动运营商网络，同时安全性也是符合GSMA的标准。那么，英飞凌如何能支持全球200多个国家和地区640多个运营商网络呢？因为英飞凌在前2年与印度最大的运营商塔塔通信进行了合作。塔塔通信有一个MOVE™ eSIM Hub。它跟很多国家的运营商都有合作协议，该平台可以提供这样的解决方案给2B用户，例如：企业用户、OEM用户、芯片组、模块厂家提供这样的服务，能够支撑所有的设备要求。在英飞凌OPTIGA™ Connect IoT解决方案里预置了塔塔通信这样的一个初始模块（下图）。

 

图 OPTIGA™ Connect IoT解决方案预置码号，支持全球网络连接

6 eSIM目前在我国的发展程度

可能我们平常看到的eSIM不是特别多，但是实际上运营商在过去几年中默默做了很多工作。

大概从三四年前开始，国内三大运营商都陆续投资和部署了eSIM的RSP后台。目前三大运营商对于物联网和消费级的平台都是已经建设完成。现在可以看到国内的趋势：车联网是三大运营商重点布局的方向（注：其实也不只是国内运营商，全球所有的运营商都认为车联网是重点的方向，这是他们业务新的增长点）。对于消费类产品，其实在国内也是有很多案例的，例如联通的“手机营业厅APP”，就有eSIM专区。现在看eSIM专区，这里面有很多智能穿戴产品是在发售的，包括一号双终端和一号一终端。

在规范制定方面，目前在信通院（全称：中国信息通信研究院）下属机构TAF（电信终端产业协会），也在制定相关的国内规范标准。

 

有些用户会担心：eSIM卡这么小，将来怎么用在手机等产品上？实际上，eSIM的概念是将传统SIM卡直接嵌入到设备芯片上，而不是作为独立的可移除零部件加入设备中，因此用户无需插入物理SIM卡。

7 eSIM会取代SIM吗?

至少在未来5—10年，SIM与eSIM会长期处于并存状态，但是再往后，在某些场景下，eSIM可能会取代SIM卡。

SIM卡主要是在手机上的应用，物联网也有一些。手机存量用户可能会一直用到SIM，但是整个市场的容量，由于物联网市场的蓬勃发展和物联网应用越来越多，会有越来越多的eSIM设备产生。

我们也能够看到随着5G技术的发展，对于手机，对于终端的小型化要求，对于整体一致性的要求，例如，现在我们经常能够看到手机厂商的卖点是“无孔化”，手机是全面屏、无孔，非常漂亮，还有防水功能。由于这些新的功能要求以及物联网设备小型化、防水、防尘、防震的要求，eSIM的市场潜力越来越大。

这是一个逐渐迁移的过程，可能SIM发货量会越来越少，eSIM发货量会越来越多，但是整个市场是越来越大的。

8 安全性

英飞凌有没有针对中国市场和用户的安全措施？

实际上，网络安全问题不是某个国家或地区独有的，无论中国还是世界其他国家，对于网络安全性问题都是非常重视的。英飞凌致力于让互联世界更加安全，推出的OPTIGA™ Connect eSIM解决方案中，面向物联网应用的产品是基于非常强大的安全控制器，获得了CC EAL 5+认证，面向消费级应用的产品是基于SLC37安全芯片，获得了通用标准（Comment Criteria）CC EAL6+认证，都是是业界最高的安全等级。SLC37 安全芯片提供稳健且可靠的保护机制，为关键数据、敏感数据提供安全的存储，这是英飞凌安全互联系统事业部（DSS）多年来的技术强项，也是处于全球领先地位的。

9 小结

手机、物联网设备的SIM卡越来越小，性能却越来越强大，安全也毫不逊色。离不开芯片企业的创新和细致体贴的易用性服务。希望eSIM早日普及！

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