自從GSM問世以來，SIM卡一直只配備較少的儲存容量，僅能儲存幾百位聯絡人資料。隨著儲存技術微型化，新一代高容量SIM卡紛紛上市，將SIM容量提升大約1,000倍。歐洲系統業者已開始利用高容量SIM卡支援多種先進應用，例如多媒體檔案儲存與客製化介面等。本文將分析市場現狀、高容量SIM卡的潛在應用以及新興商機，並討論當前挑戰與複雜的產業環境。
自從GSM問世以來，SIM卡一直只配備較少的儲存容量，僅能儲存幾百位聯絡人資料。隨著儲存技術微型化，新一代高容量SIM卡紛紛上市，將SIM容量提升大約1,000倍。歐洲系統業者已開始利用高容量SIM卡支援多種先進應用，例如多媒體檔案儲存與客製化介面等。本文將分析市場現狀、高容量SIM卡的潛在應用以及新興商機，並討論當前挑戰與複雜的產業環境。
作為一種用戶識別機制，用戶識別模組(SIM)卡自從數位行動電話問世以來，一直就是GSM服務的重要基礎。SIM卡實際上是一種智慧卡，類似於信用卡的晶片。經過獨特設計，可支援眾多基本通訊服務，例如儲存文字簡訊和聯絡資訊，並提供用戶一個系統業者服務功能表，以及透過文字簡訊進行網路通訊。隨著3G網路的推出，SIM卡已發展成為用戶通用辨識模組(User Service Identity Module, USIM)。USIM專為支援多種獨立的第三方應用而設計，但是在過去幾年中，第一代SIM卡已經在處理速度、儲存容量、通訊速度和可提供用戶介面的豐富性等方面，越來越落後於手機作業系統和可移除式儲存模組的發展步伐。
高容量SIM卡(HC SIM)解決了目前絕大部分SIM卡容量不足的問題。基於不同供應商，這些新一代智慧卡有MegaSIM、HD-SIM和SuperSIM等不同品牌，儲存容量介於4MB～1GB之間，比上一代產品提升將近1,000多倍。高容量SIM卡可支援很多新型應用，例如多媒體內容和服務分送的加密儲存。
高容量SIM卡進入商業應用
高容量SIM卡隨著儲存製造技術的進步而逐步發展，一些產品供應商，例如Spansion、艾蒙系統(M-Systems)、愛特梅爾(Atmel)、三星，以及SIM卡製造商，例如Axalto、Gemplus、Giesecke & Devrient、Oberthur和Sagem Orga等，皆在這方面扮演先驅角色。儘管有多家系統業者推出多款實驗性的高容量SIM卡，但是真正的商業性部署預計於2006年上半年開始。而高容量SIM卡預計將從2007年下半年開始，才會被系統業者廣泛使用。面對開放網路、資訊和電信整合的威脅，以Orange電信為首的眾多系統業者，正積極推廣高容量SIM卡模式。
從技術角度來說，SIM是儲存於積體電路卡(Integrated Circuit Card, ICC)實體模組中的一種應用。通用積體電路卡(UICC)等於是3G時代的IC卡，可支援多種應用，包括可能來自於不同服務業者的一個SIM卡與多種USIM應用(在3G時代中等同於SIM卡應用)。為了簡潔起見，本文在提及SIM卡和作為實體模組的USIM時，都將以SIM卡表示。高容量SIM卡模組的技術和商業含義同樣適用於SIM卡和USIM。
主要業者紛紛推出新式SIM卡
2006年是高容量SIM卡技術正式投入大規模商業用途的一年。幾乎所有主要供應商都在今年二月舉辦的3GSM電信展中發表下一代SIM卡產品(圖1)，其中包括Gemplus的.SIM(讀作Dot SIM)，Axalto的U2 SIM，Oberthur的GIGantIC卡，Giesecke &Devrient的GalaxSIM，以及Sagem Orga的SIMply XXL。所有新一代SIM卡產品都具有高達512MB儲存容量，同時可用在多種先進應用，如以SIM卡為基礎的網頁(Web)伺服器等。快閃記憶體製造商Spansion則在日前宣布，該公司正為SIM卡開發一種新型加密式單晶片快閃記憶體，儲存容量介於64M～256MB之間，將於2007年上市。
長期以來支持高容量SIM卡不遺餘力，且為許多新一代SIM卡提供主要智財權產品的艾蒙系統也宣布多項合作協議，這些合作將有助於把SIM卡的應用範圍從傳統的GSM擴展到更多領域。
這些廠商的聲明(表1)不僅受到SIM卡供應商重視，更獲得許多其他領域企業熱烈迴響。英特爾宣布將與GSM協會合作，為未來的筆記型電腦配置一個SIM卡插槽。這項由資訊與電信產業合力推動的計畫，旨在讓SIM卡成為在2G、3G和WiFi網路中進行所有無線資料存取時的身份驗證工具。英特爾將與GSM協會合作，為製造商制定指導方針，進而讓筆記型電腦支援3G和WiFi身份驗證。
該計畫已得到Orange、沃達豐(Vodafone)與Cingular Wireless等電信公司的熱烈回響。另外，諾基亞宣布將藍芽存取操作模式(Bluetooth Access Profile)設定為以S60第三版軟體為基礎之智慧型手機的標準功能，包括E系列、N71、N80、N91、N92，以及3250等型號手機。這能讓相容的車用電話終端機(例如新款福斯汽車Passat配備的終端機)從SIM卡中「借取」用戶身份資料。諾基亞還在S60第三版的標準功能中添加JSR-177，這是支援以高容量SIM卡為基礎的安全應用重要工具。
在系統業者方面，Orange對於高容量SIM卡技術的支援，目前無人能出其右。2005年11月，Orange成功地在法國搭配客製化Sagem手機推出5,000枚容量為128MB的Gemplus SIM卡之後，Orange宣布與艾蒙系統、Oberthur Card Systems和樂金電子(LG Electronics)合作，推出全球第一款512MB高容量SIM卡。
Orange表示，這款高容量SIM卡將於2006年在Orange的歐洲市場推出，首先在法國上市，由內建高速介面的LG U8210手機提供。在2006年3GSM電信展上，Orange展示LG U8210手機，以平均250kbit/s的速度，將資料從SIM卡發送到桌上型電腦上，這個速度比目前大部分SIM卡快20多倍。Orange對於這些新一代SIM卡的定位，是能讓用戶儲存完整的文字簡訊、多媒體簡訊、電子郵件檔案，以及各種附件，並具備全面的個人資料管理(PIM)與行事曆功能。
總之，Orange認為高容量SIM卡不但將影響消費者購買手機時的決定，也將有利於系統業者，加強消費者的忠誠度。
可簡化多媒體服務部署
高容量SIM卡為問世多年的SIM卡提供了進一步發展的契機。隨著多媒體手機日益普及，數位出版品和受保護內容的加密儲存，是高容量SIM卡的主要應用。另外，透過預先將內容儲存在SIM卡上，高容量SIM卡可簡化多媒體服務的部署。在大容量的支援下，高容量SIM卡可藉由在不同手機之間轉移的方式，儲存如音樂、圖片和影片等各種個人資料和應用設定。
另外，高容量SIM卡也可用於儲存離線時的WAP內容，並可透過網路下載(Over-the-air, OTA)和針對指定地點的方式，將這些內容更新。即使在GPRS訊號強度較弱的地方，用戶也可在低階手機上享受流暢的瀏覽體驗。最後，高容量SIM卡還可應用於企業環境，因為企業對安全儲存和加密功能非常重視。值得一提的是，因為高容量SIM的優勢主要與多媒體服務相關，所以應用對象以多功能的高階電話為主。
同時，高容量SIM卡只是點對點多媒體服務中的一小部分。它們的成功取決於很多其他商業因素。首先，手機和SIM卡之間缺乏相互操作性，是目前SIM卡技術進一步發展的主要障礙。由於SIM卡至手機和SIM卡至網路的通訊速度通常非常緩慢(儘管高容量SIM卡一般具有較快的通訊速度)，因此速度也成為高容量SIM卡能否成功的重要因素。
由於一些重要的技術支援(例如JSR-177)針對手機的推廣非常緩慢，因此從手機應用程式對SIM卡的可程式化存取，也是關鍵影響因素。此外成本也扮演重要角色，因為就中期而言，儲存容量的成本預計將提升至普通USIM批發價格(3～4美元)的兩倍。最後，高容量SIM卡不僅面臨著可移除式記憶卡(MMC、SD和Memory Stick)的競爭，還必須迎戰具有更多儲存和安全功能的手機作業系統。
總而言之，高容量SIM卡儘管已獲得Orange支持，但正如艾蒙系統行銷業務副總裁Ira Cohen表示，該市場目前仍處於「孵育階段(Incubation Period)」。本文將繼續探討SIM卡的功能和應用，以及高容量SIM卡能帶來的優勢。
SIM卡主要功能為實體憑證
SIM卡是一種實體憑證，主要功能是透過加密演算法讓系統業者識別用戶身份。從第一代GSM網路問世以來，SIM卡就一直用於這種用途。SIM卡本身也被用於儲存用戶資料(例如簡訊和聯絡人通訊錄)，以及執行系統業者的應用(例如服務功能表和群組傳訊應用)，近期則用於推廣系統業者服務和管理來自漫遊用戶的流量。表2列出主要SIM卡和晶片供應商，以及多個SIM卡應用開發商。
SIM卡被設計為一種由系統業者控制的實體憑證，可將手機用戶與訂閱服務以及網路服務緊密結合。過去，製造商在推廣SIM卡的應用方面表現得並不積極，原因在於系統業者的計畫往往與製造商的計畫相衝突。因此手機和SIM卡之間的相互操作性一直較差，大部分手機只支援GSM規範的一個子集，例如ETSI 11.14。此外，系統業者過去也沒有將推廣SIM卡與手機之間的相互操作視為策略計畫。
傳統SIM卡使用限制多
SIM卡實質上是一種用於GSM電話的智慧卡，能提供包括儲存用戶相關資料、優先和禁用網路列表相關資料、用戶資料、數位證書、電話簿、蜂巢式廣播協定、承載獨立協定，以及支援加密等功能。
目前SIM卡的功能存在一些限制，只夠儲存大約64kB的資料和應用，相當於250位聯絡人資料、30則文字簡訊和5個下載鈴聲。與手機內建記憶體相比，無疑要遜色得多。現在一般手機內建記憶體約為512kB，典型的多功能手機約為32MB，高階手機(例如索尼愛立信最新的Walkman系列)則高達4GB。
目前的SIM卡在與手機和網路之間的通訊速度方面也頗為受限。就SIM卡至手機之間的通訊而言，速度可能會低至9.6kbit/s，約比GPRS慢20倍。SIM卡可透過文字簡訊與網路通訊，發送通知、SIM卡更新或者微型瀏覽器內容更新等，但卻無法傳送大型資料檔案，例如漫遊列表、電話列表記錄、Java應用、音樂、圖片和影片等。另外，由於儲存空間的限制，只有極少數GSM設備仰賴SIM卡儲存資料。
此外，SIM卡的處理速度有限(處理器頻率通常介於5～10MHz之間)，因此無法用於需要很高處理能力(例如電子郵件加密)的應用。此外，由於SIM卡只能發出一個隱藏的高階文字簡訊訊息，目前仍沒有任何機制可以讓SIM卡完成交易。在某些手機中，SIM卡無法確知手機型號，因此也無法對所提供的內容(例如鈴聲)進行修改進以滿足與手機的相容性。
許多關於標準的活動在SIM卡發展歷程中扮演重要角色。SIM卡低階特性符合智慧卡ISO7816標準。SIM卡功能主要由3GPP標準TS11.10-4定義，而3GPP還添加一些新標準。如今行動系統業者通常要求SIM卡符合3GPP的第五版標準。其他標準包括昇陽(Sun)的JavaCard應用環境標準(目前最新的版本為2.1.1)和OMA設備管理2.1標準。另外，還有很多由SIM卡製造商推動的標準活動，例如SIM卡聯盟和智慧付款聯盟(Smart Payment Alliance)。
應用類型多元
行動系統業者已將SIM卡用於各種應用，包括漫遊、自動檢測設備型號、微型瀏覽器、內容供應等。例如新加坡系統業者MobileOne提供一種名為Xplorer的SIM卡應用服務，包括電影清單、樂透開獎結果、占星、股票行情和鈴聲等，按次收費，用戶可以透過網頁自訂Xplorer功能表。
軟體業者SharedPhone則提供採用一種可透過單一通話鎖住手機的SIM卡應用，進而讓手機充當付費公用電話。手機的持有者可向任何無力購買手機或者通話時間的人提供服務。Vmobile已經在奈及利亞伴隨低成本手機推出這種SIM卡。另一種SIM卡應用則可充當客戶關係管理(CRM)媒介，搜集關於用戶在某個微型瀏覽器中的動作與用戶撥打或接聽電話的資料，而後便可將這些資訊回覆到行動系統業者，以用於CRM應用。
在介紹了SIM卡的功能、標準和應用之後，下面將介紹目前在SIM卡儲存方面採用的主要技術。
快閃記憶體適用於高容量SIM卡
在一個SIM卡模組的塑膠封裝內，包含有處理器隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、電子式可清除程式化唯讀記憶體 (EEPROM)或快閃記憶體和邏輯電路。RAM是一種揮發性記憶體，被處理器用於儲存臨時資料。ROM是一種非揮發性記憶體，通常用於儲存程式碼，它不能更新資料，因為這需要費時的罩幕流程。EEPROM是一種特殊的ROM，既允許永久儲存資料，也可動態更新資料。目前市場上的大部分SIM卡都包含64k～128kB的EEPROM記憶體。
快閃記憶體是一種特殊的EEPROM。主要區別在於EEPROM需要一次一個位元組地寫入或刪除資料，而快閃記憶體卻允許以區塊為單位寫入或刪除數據資料。該技術可提高快閃記憶體的速度和容量，使它的每MB面積遠小於EEPROM。目前，大部分外置式儲存卡(例如MMC、SD和Memory Stick)都使用快閃記憶體，而以Spansion為首的一些供應商也開始在高容量SIM卡中使用快閃記憶體。由於EEPROM的容量限制，快閃記憶體是目前唯一適用於高容量SIM卡的記憶體。表3總結SIM所使用的不同類型記憶體之間的主要區別。
容量提升一千倍
高容量SIM卡的出現，在SIM卡發展歷程中樹立一個重要里程碑。透過SIM卡實現多媒體服務的障礙以及儲存容量限制都已被突破。高容量SIM卡可內建64MB～1GB快閃記憶體，儲存容量因此比傳統SIM卡提升1,000多倍。高容量SIM卡通常以一個USB或者MMC介面，與手機建立一個高速通訊通道。在某些情況下，還可透過承載獨立協定(BIP)與網路進行高速通訊協定。另外，高容量SIM卡可以結合如非對稱加密功能等先進的安全功能，用於加強安全性的單核心架構，以及檢測物實體篡改的感測器。
可向上相容並支援新型應用
高容量SIM卡保持對3GPP標準的向上相容性(Backward Compatibility)，但更重要的是，它還可支援多種新型應用。除了支援多媒體內容的可攜式儲存外，高容量SIM卡也適用於一種以用戶為中心的方式，安全儲存受數位版權管理(DRM)管理的內容、版權憑證和數位證書，因為這些內容和版權可以在不同的手機之間傳輸。此外，高容量SIM卡可在系統業者的售後服務與推廣試用服務方面，發揮比傳統管道更有效的作用，原因在於所有手機都支援SIM卡，因此縮短上市時間，且簡化系統業者的物流。
同樣地，高容量SIM卡也適用於讓系統業者和製造商進行客製化和個人化開發，因為它們可直接與系統業者的客戶畫分業務，並與物流整合。與主要設計為儲存而非安全之用的可移除式記憶卡不同的是，高容量SIM卡還針對安全的多媒體儲存進行專門設計。最後，由於企業非常重視如一次式編程(OTP)等加密功能，高容量SIM卡將因此在企業環境中得到廣泛應用。
價格過高為目前缺點
高容量SIM卡也面臨一些嚴峻挑戰。在成本方面，容量的增加很可能大幅提高SIM卡價格，預計將達到10美元大關，或高達目前USIM模組價格的兩倍。儘管SIM卡製造商目前對高容量SIM卡的價格都不發表任何意見，但是高容量SIM卡的成本，預計將比矽晶片成本(以及外型類似的SD或者MMC等可移除式記憶卡的成本)高約30%。價格的提升主要是由於卡片內含作業系統與嵌入式應用所增加的成本，以及保持與傳統應用和標準相容性的成本。因此，對於高容量SIM卡在市場找到立足點的可行性而言，最重要的一點是：矽晶片(包括記憶體和處理器)的成本在未來12～24個月內將大幅度下跌。
隨著SIM卡容量增大，新的作業系統也不斷被開發出來，複雜性已成為SIM卡供應商面臨的另外一個問題。手機相互操作性仍是一個棘手難題，原因在於目前只有少數手機能透過高速網路介面(例如BIP協定)與SIM卡通訊，並支援高速的手機至SIM卡通訊介面(例如USB或MMC)。
與記憶卡直接競爭
高容量SIM卡還將面臨來自可移除式記憶卡(例如MMC、SD和Memory Stick格式)的間接競爭。可移除式儲存只被應用於少部分手機。根據Informa Telecomos & Media預測，到2010年，在所有出售的手機中，將有65%的手機配備至少一個快閃記憶卡插槽。儘管可移除式記憶卡的普及性不如SIM卡，但是幾家多功能手機和智慧型手機的一線製造商正積極推廣這種產品，而非SIM卡。目前，商用MMC和SD卡的儲存容量已經達到驚人的2GB，足以滿足多媒體儲存需要。
目前，開放式作業系統手機已配備可編寫的介面，以存取在可移除式記憶卡中的內容，但對SIM卡卻沒有相應的措施。另外，記憶卡標準也在不斷發展，以適應DRM、虛擬私有網路(VPN)和其他需要安全儲存的應用。2004年3月，MMC協會宣布組織一個工作小組，推動SecureMMC V2.0成為可移除式安全儲存媒體之OMA DRM 2.0標準，以及須以安全方式儲存PKI憑證的VPN應用基礎。另外三星推出以OMA標準為基礎的SecureMMC產品，4C Entity也推出使用可記錄媒體內容保護(CPRM)標準的SD卡，支援這項計畫。
應當注意的是，SD、MMC和Memory Stick卡的立即移除能力，讓它們可以成為SIM卡的補充憑證，即可以在不影響網路連接的情況下，就可從手機移除。最終，SIM卡和安全可移除式記憶卡將可能會以一種互補而非競爭的方式，在很多客戶至伺服器端應用(例如CRM)中，與手機以及網路互動。另外一種可能出現的情況則是，SD/MMC卡可用於極高容量(1GB以上)的非安全儲存，而高容量SIM卡則用於高容量(不超過1GB)的安全儲存。但是，有很多因素(往往出於政治考量)會影響SD/MMC卡和高容量SIM卡未來的發展。因此，最終結果仍然很難預測。
最後，但也是相當重要的一點是，高容量SIM卡還須與內建於手機中，且用於如用戶資料儲存等多種應用的記憶體競爭(儘管兩者在售前客製化和個人化方面競爭較少)。大部分多功能手機和智慧型手機都配備超過16MB的快閃記憶體。在這些分眾市場中，這個數字將會在2010年之前躍至64MB，甚至更多。而且，對於特定手機而言(例如多功能手機和智慧型手機)，SIM卡的用戶介面(UI)遠比手機的用戶介面遜色。
手機至SIM卡高速介面尚未定案
如前述，高容量SIM卡與手機之間需要一個高速介面，以便充分發揮額外的儲存容量。負責為GSM基礎設施制定標準的歐洲電信標準協會(ETSI)一直在該採用何種高速手機至SIM卡介面作為標準進行爭論。競爭者包括在電腦領域常見的USB協定，和用於可移除式記憶卡的MMC協定。這兩種協定都能夠以最高12Mbit/s的速度在手機和SIM卡之間傳輸資料。這個速度比目前的手機至SIM卡最低通訊速度快將近1,000倍。但是，業界就這兩種標準的選擇分成了兩派，迄今雙方仍未達成協定。
一些業界觀察家認為，爭論的核心是技術和智慧財產權。MMC介面可以方便地內建於大部分手機中，因為它針對目前很多內建於多功能手機中的可移除式記憶卡通訊介面作了改進。然而，儘管USB可以支援更多功能(包括允許建立網頁伺服器的網路協定)，但是在開發和將其整合至手機中的複雜度也較高。
快閃記憶體技術催生高容量SIM卡
高容量SIM卡儲存容量的增加是透過快閃記憶體技術實現的。第一款NOR型快閃記憶體晶片於1988年由英特爾推出，而後三星與東芝相繼在1989年推出NAND快閃記憶體。與NOR快閃記憶體相比，NAND快閃記憶體具有更快的刪除和寫入速度、更高的容量，以及更低的每位元成本。但是，它只允許對資料進行連續存取，而不是隨機存取。NAND快閃記憶體是可移除式記憶卡(例如SD和高容量SIM卡)所採用的儲存技術，而新的儲存技術也不斷問世，例如Spansion為高容量SIM卡提供結合NAND和NOR優點的MirrorBit ORNAND技術。
高容量SIM卡製造商使用ROM記憶卡作業系統和安全功能(它們通常不需要更新)，以及使用快閃記憶體儲存與系統業者相關的資訊，例如應用、檔案和作業系統變數。以快閃記憶體為基礎的儲存，不論是在銷售點、在SIM卡插入時、在SIM卡使用期間、或是在工廠中為庫存管理而更改SIM卡的用途時，皆可更快速、更方便地進行改寫。相形之下，ROM則須進行費時的罩幕流程。由於與ROM相比，快閃記憶體的成本相近，卻具有更高的靈活性，所以大部分SIM卡製造商正從ROM轉為以快閃記憶體為基礎的儲存，即使在普通的低容量SIM卡也是如此。除了儲存技術以外，與傳統SIM卡相比，高容量SIM卡在技術方面也有顯著加強(表4)。
無論從商業或技術角度而言，高容量SIM卡的出現都是SIM卡發展歷程中的一個重要里程碑。高容量SIM卡面臨著複雜的商業環境與來自其他技術的激烈競爭。從2004年起一直致力於推廣高容量SIM卡技術的艾蒙系統坦承，市場目前仍然處於起步階段。艾蒙系統行銷暨業務拓展副總裁Ira Cohen表示，高容量SIM卡技術的發展需要市場經歷一場根本性的轉變，同時也指出，艾蒙系統在推出USB快閃記憶體隨身碟時已經歷了這樣的市場轉變。而目前高容量SIM卡市場還處於起步階段，有很長的路要走。在下一期，將討論有關高容量SIM卡商業應用的成功案例與適用性等關鍵問題。