5G超级SIM卡超大容量金融级安全

苏琳琳

（紫光国芯微电子股份有限公司）

摘要：针对市场上50%以上的主流智能手机机型都面临着MicroSD与SIM卡二选一问题，紫光国微推出了一种兼具SIM和SD功能的5G超级SIM卡。相比于传统SIM卡（以目前市面上大容量卡的512KB为例），容量增加最大达262144倍，同时具有金融级别的信息安全防护能力，并可以实现手机数据的一键备份与恢复。

1简介

随着集成电路等新一代信息技术的发展，电子新产品的推出不断推动产品的更新换代越来越快，

现有产品销售价格的下调，为适应不断变化的市场，各大手机厂商不得不选择成本更低的解决方案。

（双SIM卡槽和MicroSD卡为了减少多个卡槽

目前市场上50%以槽）占用过多的手机主板空间，上的主流智能手机机型均采用MicroSD/SIM二合仅支持MicroSD与SIM卡二选一。从而带一卡槽，

来的问题是，要么使用双卡待机功能、不能进行内存单一SIM待机。也拓展，要么使用内存拓展功能、即，面临MicroSD与SIM卡二选一抉择的用户超过50%。因此，一种同时支持MicroSD和SIM卡功能，有巨并兼容MicroSD/SIM卡二合一卡槽的智能卡，大的市场需求。

25G网络特性

根据高通在旧金山进行的网络模拟实验，5G网络的下行速率均值达到了1.4Gb/s，相比于4G网络71Mb/s的均值速率实现近20倍的增益，而时延均值也从115毫秒降至4.9毫秒，响应提速近23倍。

2.15G网络的特性

1）高速率

相较4G网络初期实现的100Mb/s的峰值速率，5G的理论值将达到5Gb/s甚至是10Gb/s，将会是4G网络的50-100倍，这样的速率几乎可以忽略保障移动办公、即时会议等“本地”与“云端”的差别，场景的体验。

2）高带宽

由于高频谱资源的引入以及大规模MIMO技

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http：//www.cicmag.com企业与产品术的支持，5G网络的容量相比于现在将提升数十倍，这意味着基站可以同时为更多终端提供服务。在用户密度极高的信号重灾区，即使上万人集中通讯，5G也可以满足每个人对高速网络的需求，不会出现有信号却上不了网的情况。

3）低时延

5G网络有着低至1毫秒的延迟，更低的时延意味着更及时的响应。这一特性对于无人驾驶、应急事故处理等场景意义重大。

2.25G的性能指标要求

根据ITU发布的5G愿景（ITU-RM.2083建议书），5G将支持100Mb/s~1Gb/s的用户体验速率，10Gb/s~20Gb/s的峰值速率，500公里/小时的移动速度，100万/平方千米的连接数密度，1ms的空间时延。

如果将这些数据换算成以MB为单位，则5G的用户体验速率为12.5MB/s~128MB/s，峰值速率为1.25GB/s~2.5GB/s。

因此，手机SD卡的读写速度达到12.5MB/s就能满足5G的最低要求。

MicroSD卡现行的UHS标准有以下几种：

表1MicroSD卡的UHS标准

由此可见，UHS系列标准的MicroSD卡，最低读写速度也都远远超过了5G的最低速度12.5MB/s。也即，当前MicroSD卡的读写速率可以满足5G网络的需求。

35G超级SIM卡

3.1SIM卡发展历史

70（总第243期）2019·8·中国集成电路ChinalntegratedCircultCIC3.1.1第一代（1G）SIM卡

容量3KB。体积与银行卡一般大小，为早期通讯设备使用，仅具有鉴权认证功能，

支持语音通话。3.1.2第二代（2G）SIM卡

容量8KB-16KB。适用于2G网络阶段，具有了存储通讯录、短信的功能。这一时期，手机刚开始普及，下载速度只有15-20kbps。包括从功能机向智能机过渡的很长一段时间里，

使用的就是2GSIM卡。3.1.3第三代（3G）SIM卡

容量32KB-128KB。适用于3G/4G网络阶段，延伸出了RFM/RAM、STK/OTA等增值业务，可实现平台对于卡片的远程管理。这一时期，随着3G、4G网络服务的发展，手机下载速度变快，例如3G服务速率一般在几百kbps以上，而4G能以100Mbps以上的速度下载。因此，

在3GSIM卡同时期，手机语音和视频通话开始普及起来。许多MicroSIM卡和NanoSIM卡，属于3GSIM卡。

3.1.4（4G）SIM卡

容量512KB。典型代表是中国移动的NFC卡。相比前三代SIM卡，4GSIM卡的容量有了一定提升。为了实现容量的提升和功能的拓展，

大部分4GSIM卡的接口还在前三代的ISO7816基础上，新增了SWP和SPI接口模块。

4GSIM卡与前几代最大的差别是能安装在部分交通、金融等领域扩展应用，这意味着用户能把这张SIM卡当做交通卡、银行卡使用，不过这些应用仅能体现在卡上，

无法像手机APP一样显示于手机主屏幕，而且这一代SIM卡仍不具备存储照片等资料文件的功能。

3.2第五代（5G）超级SIM卡定义

容量32GB-128GB。与4GSIM卡相比，容量至少增加了6万多倍。手机可以直接读取5GSIM卡的内容，且SIM卡也可以存储各类手机内的文件，由此，SIM卡突破瓶颈，彻底打开了存储的功能，实现质的飞跃。与此同时，5G超级SIM卡还延伸了更多的功能：

http：//www.cicmag.comCIC中国集成电路ChinalntegratedCircult1）安全存储：手机资料进出SIM卡时，经过金融级安全芯片管控，能够有效避免信息被盗取、

泄露；

2）一键换机：用户资料的备份与恢复可通过配套的软件APP实现，过程方便快捷。

3.35G超级SIM卡架构及工作原理

超级SIM卡架构如图1所示。

图15G超级SIM卡结构框架图

如图1所示，5G超级SIM卡为一种同时具有SIM和SD功能的智能卡，包括存储单元、SIM单元、SIM触点、SD触点和基板。

工作原理如下：

1）SIM单元与SIM触点相连接的作用，支持电信业务用户识别功能，并与外部终端进行SIM接口通讯，用于电信业务命令处理；

2）存储单元与SD触点相连接，同时连接外部终端SD接口的作用，用于外部终端与存储单元之间的存储数据交互通讯；

3）存储单元的作用，内部实现海量数据的控制与管理，并将外部终端SD接口获得的待存储数据进行读取、写入、格式化以及回收等操作；

4）SIM单元与存储单元相连接的作用，实现SIM单元与存储单元的数据交互，达成不同程度的数据存储安全机制。

超级SIM卡基于上述工作原理，在现有MicroSD卡的基础上，

额外增加SIM卡的触点，具有以下三大特点：一是实现在一张MicroSD卡上同时具备SD卡的存储功能，以及SIM卡的基础电信业务功

http：//www.cicmag.com企业与产品能；二是配合MicroSD/SIM二合一卡槽的规格与其所在终端的相应触点进行连接，来达成海量数据存储以及电信卡待机并存的目标；

三是SIM触点的尺寸和位置是根据MicroSD/SIM二合一卡槽规格以及其所在终端的相应触点位置进行排布的，因而，具有更好的适配性和终端匹配度，进而获得更好的机卡兼容性。

3.4超级SIM卡产品功能特征

3.4.1卡片特性1、接口特性

a）SD，符合SD3.0协议，支持UHS-I，最高通讯速率达到104MB/s；

b）SIM，符合ISO7816和ETSI102221协议，最高通讯速率达到460KB/s；

c）双接口可工作，互不影响。2、存储特性

目前支持32GB、GB和128GB容量。3、通信特性

符合中国移动、中国联通、中国电信的标准SIM卡规范。

4、兼容性特性

a）物理尺寸，与华为、小米、三星、OPPO和VI-VO的所有“二合一复合卡托”的尺寸和触点位置匹配；

b）并发工作，符合上述卡托的手机均可同时识别SD和SIM，并实现同时工作。

5、安全特性

a）SIM安全特性达到CCEAL5+安全等级，为金融级高安全芯片；

b）SIM单元与存储单元实现互联互通，借助SIM的安全特性实现安全的数据存储机制；

c）根据用户对安全的不同级别的需求，可实现多种数据存储安全机制，从而在易用性和安全性之间搭建多层次的权衡方案。

3.4.2APP应用

1、操作系统：安卓操作系统。2、应用功能

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企业与产品a）对象：通讯录、通话记录、短信、图片、通话语音、日程和应用程序；

b）备份：从手机加密备份到超级SIM卡上；c）恢复：从超级SIM卡解密恢复到手机中。3、安全特性

a）可“输入密码登录”或“免密登录”，由用户选择；

b）密钥管理和数据的备份恢复流程，均以加密方式实现。

4总结与展望

综上所述，5G超级SIM卡的诞生，对用户、运营商和手机厂商的意义都将是性的。

4.1用户

1）相对于传统SIM卡，5G超级SIM卡开拓了超大容量的存储，可以为手机用户提供大容量存储空间，解决了用户的存储需求痛点；

2）当用户有更换手机需求时，可以通过5G超级SIM卡配套的APP实现数据的备份和恢复，也即可以对通讯录、通话记录、短信、日历等核心数据以及应用APP实现一键备份、一键恢复，一卡轻松换手机，解决了换手机时核心数据和应用导出繁琐的痛点；

3）5G超级SIM卡具有金融级安全能力，手机用户的通信录、照片、文件等可安全存储到5G超级SIM卡，有效避免黑客木马盗取泄露风险；换机不丢失、不泄露，解决了手机信息防盗这一痛点。

4.2运营商

1）帮助运营商发展和稳定用户：

利用大容量存储增加用户黏性，有效维系老用户，降低用户离网率。因为5G超级SIM卡的推广，将引导用户将个人资料和应用存储在卡上，

为用户提供安全、便利的使用体验，由此，运营商稳定了存量用户。同时，运营商还可以凭借超级SIM卡的优势有效占领第二卡槽，

72（总第243期）2019·8·中国集成电路ChinalntegratedCircultCIC拓展新用户。5G超级SIM卡帮助运营商极大的降低了营销成本；

2）帮助运营商发展各类行业客户及新型应用：开展金融、认证、办公等行业应用和增值服务，降低行业合作开发成本和终端定制成本；

3）帮助运营商改变运营模式：超级SIM卡应用、管道和云结合，使运营商服务有抓手、营销有抓手，让用户可感知。运营商可把合作伙伴、行业及自身应用预装在卡中服务用户，而用户所有核心数据存放在5G超级SIM卡中，使得数据和手机分开，

用户使用更放心。

4.3手机厂商

帮助手机厂商大幅降低存储硬件成本，分散存储硬件的价格波动风险，让终端更专注于功能、性能的变革升级。5G超级SIM卡将推动5G终端快速泛在化，助力手机厂商占据产业发展先机。参考文献

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