物聯網潛在的應用橫跨為數龐大的產業，而物聯網技術也帶動智慧城市、自駕車輛與各種聯網產業技術的發展。有鑑於智慧型手機成長趨緩，晶片製造商都渴望將核心事業多元化發展。因此，許多廠商視整合式SIM(iSIM)為下一個成長引擎，並期待在蜂巢式物聯網帶來的榮景中獲利。
物聯網使用的系統單晶片有其獨特的需求，並與行動系統單晶片及高效能微控制器有所區別。隨著iSIM技術已將SIM的功能導入至晶片上，而類似LTE-M與窄頻物聯網(NB-IoT)等針對蜂巢式連接的新IP也已出爐，客製化的物聯網晶片將刺激新一波的創新。
對於SiP與物聯網生態系統而言，轉移到優化、差異化與安全的基於iSIM的系統單晶片，有很大的好處。把iSIM技術與蜂巢式物聯網連接整合在一起，將有更多機會來降低裝置的複雜性、耗電量與頻寬。
支援蜂巢式物聯網連接
為了完整發揮其潛力，物聯網產業必須仰賴可擴充的連接性。短程通訊(藍牙(Bluetooth)、Zigbee與Wi-Fi)對於物聯網的應用，總是會有派上用場的時候。不過，對於需要利用低頻寬進行遠距離連線的大量物聯網裝置場景，卻不太適合。
蜂巢式連接提供長期的可用性與高度的可靠性，以及已開發完成的生態系統、驗證過的大量擴充能力，和業界認可的通訊安全。
這也是為何新的物聯網成長，有很大的一部份預計是來自使用蜂巢式連接的遠距離聯網裝置。例如愛立信(Ericsson)就預估來到2023年，全球會有18億個利用蜂巢式連接的物聯網裝置。
近年來，蜂巢式物聯網連接出現顯著的技術發展，有時會出現多種技術彼此競爭，並回應不同之物聯網使用案例的需求。不管是特許的蜂巢式(例如CAT-M1或NB-IoT)或是非特許的低功耗廣域網路(LPWAN)(例如LoRa與Sigfox)選項，每一種技術都有它的優缺點，以及它最適合的應用。
對於物聯網架構來說，選擇正確的連接解決方案組合，需要針對應用、效能、成本與耗電需求仔細考量。智慧電表與限制條件最大的裝置，每天需要進行一次或兩次小量的資料傳送，因此NB-IoT對它們可能相當完美。如果最近的網路存取點距離不到十公里，則可以使用LoRa與Sigfox。
不過，它們不適合需要高頻寬的應用，例如即時監視。針對資產的追蹤，資料的流量相當小，但隨著物件移動難免會出現許多交遞的情況，NB-IoT由於不提供無縫的行動支援，因此並不適合。
把蜂巢式連接整合進入嵌入式設計，與整合如藍牙與Wi-Fi等無線介面，並沒有太大的不同。蜂巢式與Wi-Fi連接都被視為資料管線，也就是說，它們是類比轉數位連接埠的通訊管道。
網路營運商對於經過鑑別登入與使用他們網路的新裝置，都小心翼翼。美國PTCRB和歐洲GCF，是網路營運商被要求接受蜂巢式賦能的物聯網裝置連上它們網路的認證。除此之外，每個網路營運商都有自己的驗證程序。
此一整合型的方式，確保營運商網路的可靠性與無縫運作，與其它非營運商網路與技術的方式相比，也嚴格了許多。這也是為何蜂巢式連接，往往會比Wi-Fi困難。這也說明了為何目前沒有那麼多的蜂巢式數據機廠商、卻有不少藍牙與Wi-Fi數據機廠商的原因之一。蜂巢式標準除了堅固的特性，對於嵌入式開發人員來說，並沒有太大的不同。
優化物聯網裝置
在嚴格的要求下，物聯網裝置需要更高效連接性以外的進一步優化。較低的耗電量可提升電池壽命，而嵌入或整合SIM則可帶來比實體更小的裝置設計。達成這些目標可以開啟更多的物聯網使用案例，並帶動數量的提升與降低成本。
iSIM技術如何協助開發人員優化晶片與裝置？在系統單晶片層級，電力的管理需要系統性的視角。越多功能整合到晶片上，整體管理電力的機會就越多。當運算核心、無線電與iSIM功能都整合到一個系統單晶片時，電力管理就可以進行優化。更長的電池壽命代表更佳的使用者經驗、更高的客戶滿意度與更長的服務壽命。
iSIM整合進系統單晶片後，也可免去好幾個外在的元件。大家熟悉的塑膠SIM卡與SIM卡插槽，或焊死的eSIM晶片，就再也不需要了。
晶片上的整合可提升裝置的可靠性，並降低物料清單成本，同時也降低與SIM配送、製造與管理相關的整體運作成本(TCO)。更少的組裝步驟與供應鏈更少的元件數量，也會節省裝置製造與整體的採購成本。在部署期間與之後，操作錯誤的機會將可排除，實體破壞的機會也能降低。
標準化的iSIM平台元素，在許多地方都可以帶來好處。應用軟體透過一致的應用程式介面(API)獲得簡化，並具有包含iSIM功能的安全區域(稍後很快會談到這一點)。 利用iSIM技術進行遠端開通，可以排除與傳統SIM卡有關的物流與管理上的問題。可交互運作性也會因為更多開發人員採用iSIM技術，因而獲得強化。
對於物聯網開發團隊來說，設計的再使用也是一大利多。使用Arm硬體與軟體IP的iSIM技術的學習曲線很短，而且一旦學會上手之後，後續的設計可以利用同樣的IP。再次使用意謂開發人員可以把更多的注意力，投注在優化整體的系統實施。
利用差異化勝出
更佳的優化伴隨而來的是差異化。開發人員在他們物聯網裝置設計的核心仰賴驗證過的iSM技術後，可以把創新的努力專注在創造獨特的加值差異性。
團隊藉由利用iSIM IP，可以讓物聯網裝置更快上市，而且功能更多。搶先競爭對手一步可以創造動能，並為裝置製造商開啟新的應用市場，而它也會回過頭來為晶片製造商創造更多的機會。
物聯網應用其中一個極為關鍵的功能，就是遠端開通。M2M提供廠商的解決方案通常得靠實體接線，或使用傳統的SIM卡技術，但透過無線管理物聯網的連接，卻有其獨特的優點。由於諸如加州的SB-327法案將在2020年上線，助長了大家對於任何具有「合理」安全功能的聯網裝置的期待，這些裝置設計的目的在於預防未經授權的存取、修改或資訊揭露。
遠端開通的物聯網裝置，天生就特別適合這點。利用iSIM技術中隨時可用的原生無線能力，進行遠端開通、鑑別與訂閱管理。
智慧型手機製造商亟於尋找更多創新的靈感，而提供iSIM技術的晶片組製造商也可藉由提供全新的差異化途徑，利用這個機會並從中獲益。當然，iSIM技術直接取代現有的SIM卡模式，也會帶來我們討論過的各種好處。
創新最大的施力點，可能在於如何支援基於雲端應用的訂閱。請記住對於物聯網裝置而言，智慧型型手機往往也是一個進入雲端的途徑。
穿戴式裝置與體積較小的電話也需要iSIM技術，而縮小尺寸與耗電量的挑戰也與日俱增。對於穿戴式裝置而言，高度整合的蜂巢式連接能同時滿足語音與物聯網資料的需求，而且毋需隨時與智慧型手機保持連線。
功能型手機正在捲土重來，其中許多都與訂閱管理的預付方案有關。iSIM技術對於這些中階行動裝置次世代的創新，可能相當重要。
汽車平台是部署iSIM技術理想的平台。許多汽車製造商已為獨立晶片採用eSIM技術，並在降低供應鏈複雜性與成本、取得更好的連接性管控與改善客戶服務方面，為他們帶來極大的幫助。
有了遠端開通能力與提升的安全性，為更多的功能鋪路後，iSIM技術也跨出符合邏輯的下一步。例如，現在要符合ERA-GLONASS的緊急救援系統規範，就需要SIM OTA測試。把iSIM技術整合進系統單晶片，也可協助先進駕駛輔助系統(ADAS)打造一條能開發更多符合ISO 26262規範之安全功能的路徑。
確保解決方案安全性
在這些所有的應用中，安全性已經成為定義的特色。沒有了安全，即便是設計最佳的裝置也會很快失去用戶對它的信任，並被束諸高閣。在行動電信級的解決方案中，端到端的安全對於保護用戶與行動網路營運商(MNO)而言，都是必須的。
在蜂巢式連接的物聯網中，裝置必須可被發現，但也必須可被安全地進行鑑別。在未來，「漫遊」的概念將被敏捷的網路所取代，屆時許多的裝置會隨著用戶在行動過程中啟用不同的服務，隨時加入或離開某個網路。
iSIM技術設計所提供的安全性，一部份也是靠安全區域所提供的實體隔離，才得以實現。此一安全區域與系統單晶片的其它部份完全區隔開來，並擁有自足式的處理與加密元素，並在符合GSMA M2M eUICC規格的安全作業系統上運作。這讓iSIM技術與在系統單晶片之外使用單一獨立的SIM卡相比，邏輯上至少一樣安全，而實體上則更為安全。
對於開發人員與資安專家，它還有許多的優點。首先是被攻擊面最小化。由於供安全區域使用的IP已經整合進入系統單晶片，只剩下一個定義過的API可以用來存取iSIM的執行；反觀SIM或eSIM還仰賴電氣接觸。
另外，塑膠的SIM卡可以被移除，但eSIM與iSIM則因為無法被指認出實體位置，因此比較難移除或在其它地方使用，這讓它們比較不能成為攻擊對象。
Arm CryptoIsland安全區域在iSIM作業系統上運作(可以利用其它安全區域方案)，也可以簡化安全作業系統的認證，並節省打造安全應用所需的心力。
開發人員都確切瞭解iSIM提供的業界認可之安全層級，也因此可以專注在更高層級的加值上。
轉移至iSIM技術
有了iSIM技術，物聯網的生態系統終於可以在可擴充、基於蜂巢式連接的周圍結合起來。今日，MNO與OEM廠商可以在全球各地、從2G到5G的幾乎所有的蜂巢式網路上，安全地部署與開通裝置。
使用iSIM技術的SiP，可以打造優化、但具差異性的物聯網晶片，以供範圍更廣的使用案例使用，這些案例則靠更小的裝置尺寸、更低的耗電量與被認可的安全性所促成。經驗豐富的SiP與首度跨足物聯網晶片的開發人員，在經過驗證的硬體與軟體IP方面都需要Arm。
運算處理、無線電、加密與互連IP彼此間更緊密的整合(Arm全部都能提供)，可為SiP降低風險與生命週期的成本。
開發人員利用Arm Kigen SIM解決方案，將更容易上手。Arm Kigen SIM作業系統帶來不仰賴硬體、占用面積低的軟體堆疊，並具有符合預期的標準化功能。它也可以轉移到自訂選擇的安全區域硬體IP，其中包括Arm CryptoIsland。
Arm Kigen伺服器解決方案的實施標準，符合遠端SIM開通(RSP)與SIM無線解決方案，並使用REST/SOAP API提供系統整合支援。
(本文作者為Arm新興事業處商務拓展資深總監 )