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政策放行,eSIM就會變得越來越好了嗎?

时间:2021-01-23     【转载】

自20世紀90年代以來,任何設備要連接至蜂窩網絡,都需要通過SIM卡(用戶身份模塊)對入網設備進行安全身份驗證,進而讓用戶獲取移動通信服務。目前,人們普遍使用的是符合3GPP及ETSI標準的可拆卸式SIM卡,例如體積最小的nano-SIM卡。然而,從2014年開始,這些我們熟悉的可插拔式SIM卡正逐漸演變為可被集成至手機、可穿戴設備、機器或車輛中的嵌入式SIM卡(eSIM)……

自20世紀90年代以來,任何設備要連接至蜂窩網絡,都需要通過SIM卡(用戶身份模塊)對入網設備進行安全身份驗證,進而讓用戶獲取移動通信服務。目前,人們普遍使用的是符合3GPP及ETSI標準的可拆卸式SIM卡,例如體積最小的nano-SIM卡。然而,從2014年開始,這些我們熟悉的可插拔式SIM卡正逐漸演變為可被集成至手機、可穿戴設備、機器或車輛中的嵌入式SIM卡(eSIM)。

與SIM卡需要插在卡槽里不同,eSIM卡是直接焊在設備主板中無法拆卸的。其優勢不僅在于能夠顯著縮小卡片尺寸,降低功耗,更重要的是,由于采用了“遠程SIM配置(RSP, Remote SIM Provisioning)”技術,也就是常說的eSIM空中寫卡,用戶可以安全地通過無線方式(OTA)變更不同移動運營商的服務。而對于OEM來說,則能夠節省成本,簡化設計、制造和供應鏈。

落地中國手機市場有點難

目前來看,消費類電子產品、機器對機器(M2M)通信、物聯網(IoT)會是eSIM的三大主要應用場景。

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2018-2023全球eSIM市場出貨量預測(圖片來源:ABI Research)

而率先拉開該技術在消費電子設備中應用序幕的則是蘋果公司。2014年10月,蘋果在iPad Air 2和iPad mini 3這兩款平板電腦中采用了eSIM技術,允許用戶自行切換運營商服務;2015年,三星Gear S2 Classic 3G成為首款支持eSIM的智能手表;2017年,隨著支持eSIM的蘋果Apple Watch Series 3發布,以及Google Pixel 2與Pixel 2 XL成為首款兼容eSIM的智能手機。一時間,eSIM的熱度被推至頂點。

中國市場方面,中國移動在2018年6月宣布其“eSIM一號雙終端”業務正式啟動,用戶通過“一號雙終端”業務,可實現手機與可穿戴設備的綁定,共享同一個號碼、話費及流量套餐。同年10月,中國電信宣布在上海、廣州、成都及南京開通eSIM試點,但僅限當地手機賬號開通使用。而作為最早推動eSIM發展的運營商,中國聯通早在2017年就已經開始在上海、深圳、成都等7個城市支持eSIM試點,繼而于2019年9月宣布在全國范圍內開通eSIM,標志著eSIM技術正式大規模走進公眾視野。

根據ABI Research的數據,2020年全球內置eSIM功能的智能手機出貨量預期將超過2.25億部?紤]到蘋果、三星等主要移動設備制造商都開始在產品中采用eSIM技術,ABI預測至2024 年,全球具備eSIM功能的智能手機出貨量將至少達到5億部。

不過,GSMA(全球移動通信系統協會)在與電信終端產業協會(TAF)共同撰寫的《中國eSIM:未來之路》報告中指出,搭載eSIM技術的智能手表等設備在中國的發展勢頭迅猛,但國內手機市場尚未正式采用eSIM技術。生態鏈企業普遍認為,精簡流程、明確消費者和工業設備的eSIM要求、明確證書管理、根證書核發、安全性和跨境互聯的統一規則,是加速eSIM部署的重要因素。同時,政府對eSIM服務試行,特別是在工業物聯網的新興領域內倡導開放的eSIM生態系統也非常重要。

如果eSIM遲遲不能落地中國智能手機市場的原因,在于“eSIM可通過空中寫卡實現遠程配置,更可以批量開通、靈活變更簽約和變更運營商,導致運營商對SIM卡的主導地位被極大削弱,用戶轉網門檻降低,運營商對于用戶控制力降低”的話,那么以2020年工業和信息化部陸續發布批文,同意中國聯通、中國移動、中國電信開展物聯網等領域 eSIM技術應用服務為標志,一片eSIM的“芯”藍海市場正式浮出水面。

聯姻物聯網

體積小、無需設置SIM卡插槽、單一SKU是內置集成式eSIM卡設備在M2M通信、與IoT兩大市場中展現出的顯著優勢。

根據最新的ABI報告,M2M市場在2024年市場總量會達到2.3億,場景以車聯網(包括緊急情況下啟動eCall系統、通過OTA方式更新軟件等)為主,智能表計和資產追蹤也會是重要的應用領域。同時,隨著5G和IoT逐漸成為主流,物流、遠程醫療、可穿戴設備、商用車隊管理、智慧城市等場景化應用將不會繼續采用需插入插槽的傳統SIM卡,而是轉向eSIM卡。

Strategy Analytics最新發布的研究報告《eSIM將如何影響IoT的未來以及對利益相關者的影響?》也傳遞出了同樣的信號。該機構預測,到2025年,用于物聯網應用的eSIM卡的銷量將增長到3.26億美元。

圖片來源:Strategy Analytics

中國三大運營商早在幾年前就投資部署了M2M和消費級RSP平臺,成為其拓展新業務的重要抓手。其中,車聯網是三大運營商的重點發展方向,在智能手表等消費類產品上的投入力度也不容小覷。與此同時,中國信息通信研究院下屬的電信終端產業協會(TAF)也正在制定相關的國內規范標準。

不過,盡管eSIM是通過蜂窩網絡將IoT設備連接入網的首選方案,安全性要求也高于可拆卸式SIM卡,但相對復雜的生態系統,卻成為了eSIM當前在部署過程中遇到的最大難題。也就是說,eSIM并不只是設計制造一顆芯片這么簡單,其背后涉及一整套系統、流程的配合與支持,需要一定的時間周期來逐步實現。

紫光國微副總裁蘇琳琳此前在接受媒體采訪時就曾表示,影響eSIM終端落地的原因很多,包括用戶、終端、網絡和系統等多個方面。首先,目前國內主流移動終端仍然以支持實體卡為主,eSIM會增加終端設備的生產制造成本,在價格敏感、移動終端產品迭代更新非?斓膰鴥仁袌,終端廠商必須要考慮這些因素。其次,由于eSIM嵌入在終端上,一旦eSIM出現故障,基本上無法修復,只能更換終端。從這個角度來看,反而不如傳統SIM卡方便和安全。第三、不同于傳統SIM卡換機只需要換卡,eSIM嵌入在終端上,用戶入網、換機或是設備出故障后的信息遷移,都需要后臺系統的配合。

而英飛凌科技數字安全解決方案事業部大中華區物聯網安全產品線區域市場經理劉彤也指出,生態系統相對復雜,成為了eSIM當前在部署過程中遇到的最大難題:

  1. 運營商投資巨大,包括平臺建設、系統改造等等。目前全球近千個運營商,已經上線eSIM業務的不足200個。

  2. 產品落地前的測試相對與傳統SIM而言更復雜,會分成若干階段:硬件打板、軟件調試、平臺對接等等,量產之前的產品測試計劃和生態系統的對接計劃需要非常好的契合。

  3. 大部分終端客戶還是剛剛接觸eSIM產品,對整個生態系統不完全了解,所以經常會出現一些意想不到的問題,可能會影響產品量產計劃。

eSIM開啟加速模式

eSIM的出現,改變了IC供應商、終端設備制造商和運營商所扮演的傳統角色。例如,IC供應商將提供專門的eSIM產品組合,包括全新外形的產品;終端設備制造商必須采購eSIM芯片并將其焊接在PCB板上;而移動網絡運營商需要升級骨干系統,以根據手機用戶的請求推送SIM配置文件至指定手機,無需再購買和分配SIM卡。

圖片來源:《中國聯通eSIM產業合作白皮書》

因此,對eSIM芯片廠商來說,手中是否掌握自主核心技術就顯得至關重要。比如遠程SIM開通功能需要非易失性存儲器(NVM),用于存儲運營商證書和更多先進的安全功能。同時,eSIM通常焊接在設備PCB上以節省空間,如果要實現最高集成度,可能需要采用芯片級封裝技術。所以從某種意義上來說,與傳統SIM卡不同,eSIM的硬件設計門檻更高,并非能夠輕易踏入。

作為全球三大SIM卡芯片設計企業之一,紫光國微近日推出的“超級eSIM”解決方案引人關注。其核心亮點包括支持CC EAL6+和國密二級認證,最大工作溫度范圍寬達-40至105℃,存儲器擦寫次數最高達50萬,數據保持時間最長達20年,采用包括5*6mm、3*3mm、2*2mm貼片封裝和更小尺寸WLCSP封裝在內的多種封裝形式,以及“多種用戶空間+可預置多家運營商COS”的組合等。

同屬紫光集團旗下的紫光展銳也加快了自身在eSIM領域的布局速度。僅在2020年,無論是攜手中國聯通發布首款5G網絡切片技術eSIM版CPE終端VN007+,還是與中國聯通共同簽署基于Cat.1的eSIM模組領域戰略合作協議,亦或是新推出的旗艦級智能手表平臺W517,以及與廣和通聯合首發搭載春藤V510芯片的M.2封裝5G模組FM650,均支持eSIM功能。

外資企業方面,英飛凌OPTIGA Connect eSIM解決方案基于成熟的SLC37安全芯片,封裝尺寸僅為2.9mm x 2.5mm x 0.4mm,通過了CC EAL4+的測試,并符合GSMA和3GPP的最新5G規范,可提供最大至1.2 MB的可用內存,可以安全地面向所簽約的運營商網絡進行登網鑒權,確保敏感數據和密鑰的安全,防止欺詐。

意法半導體支持eSIM新設備的代表性產品則是ST33系列MCU,憑借更小、更薄的晶圓級芯片尺寸封裝(WLCSP)和符合GSMA標準的個性化晶圓工業流程,在智能手機、可穿戴設備、工業與汽車等領域得到廣泛采用,累計出貨量超過15億顆。

而在OPPO首款智能手表OPPO Watch、三星Galaxy S20系列、以及摩托羅拉razr智能手機中,我們還看到了泰雷茲的eSIM解決方案的身影。

結語

物與物相連,是物聯網時代除了人與人、人與物之外,另一個新的溝通維度。沒有人類直接參與,物聯網芯片和設備還要同時滿足快速、高容量、低功耗、低成本、環境耐受度高等多項苛刻條件。作為“物聯網”的“身份證”,兼具以上特質的eSIM芯片將有望為智能可穿戴設備、目標定位監測、能源設備管理、物流運輸、汽車、智慧農業等行業構建起一個全場景無縫超連接的社會。

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