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Una tarjeta SIM (acrónimo en inglés de Subscriber Identity Module, en español módulo de identificación de abonado) es una tarjeta inteligente desmontable usada en teléfonos móviles y módems HSPA o LTE que se conectan al dispositivo por medio de una ranura lectora o lector SIM. Las tarjetas SIM almacenan de forma segura la clave de servicio del suscriptor usada para identificarse ante la red, de forma que sea posible cambiar la suscripción del cliente de un terminal a otro simplemente cambiando la tarjeta.

El uso de la tarjeta SIM es obligatorio en las redes GSM. Su equivalente en las redes UMTS se denomina USIM o UICC (acrónimo de Universal Integrated Circuit Card, Tarjeta Universal de Circuito Integrado), siendo más popular el RUIM (Removable User Identify Module, ‘Módulo de Identidad de Usuario Desmontable’) en los teléfonos CDMA.

También es conocida simplemente con el nombre de "chip".

La típica tarjeta SIM de bajo costo (solo GSM 11.11) tiene poca memoria, 2-3 KB según describe la especificación (directorio telefónico, APN para acceso a Internet y poco más). Este espacio de almacenamiento es usado directamente por el teléfono. El segmento de mercado de las tarjetas SIM de bajo costo está en constante declive.

Las tarjetas SIM con aplicaciones adicionales (GSM 11.14) están disponibles con muchas capacidades de almacenamiento diferente. Tarjetas SIM menores, de 32 KB y 16 KB, son las dominantes en zonas con redes GSM menos desarrolladas. También existen las tarjetas Large Memory SIM (SIM de memoria expandida), con capacidades del orden de 128 a 512 kilobytes.

Las tarjetas SIM están disponibles en cuatro tamaños. El primero es similar al de una tarjeta de crédito (85,60 × 53,98 × 0,76 mm). El segundo y más popular mide 25 × 15 × 0,76 mm. El tercero, conocido como micro-SIM, tiene unas dimensiones de 15 × 12 × 0.76 mm y el último y más reciente, la nano-SIM,1 sus medidas son de 12.3 × 8.8 × 0.7 mm, un 40 % más pequeña que una micro-SIM y evidentemente una reducción del tamaño comporta que se pueda utilizar en terminales muy finos, como el iPhone 5, el Microsoft Lumia 830 o la gama de los Sony Xperia.

Los primeros en aparecer fue el tamaño completo y es del tamaño de una tarjeta de crédito (85.60 mm × 53.98 mm × 0.76 mm). Una versión más reciente, más popular, tiene el mismo grosor pero tiene un ancho de 15 mm y 25 mm de longitud y tiene una de sus esquinas truncadas (biseladas) para evitar su mala inserción. La más reciente, conocida como micro-SIM o 3FF, tiene dimensiones de 15 x 12 mm.

La tarjeta mini-SIM tiene la misma disposición contacto que la tarjeta SIM de tamaño completo y normalmente se suministra en un portador de tarjetas de tamaño completo, conectado por una serie de piezas de vinculación. Este arreglo (definido en la norma ISO/IEC 7810 como ID-1/000) permite que dicha tarjeta sea utilizada en un dispositivo que requiera una tarjeta de tamaño completo, o bien para ser utilizado en un dispositivo que requiera una tarjeta SIM mini tras romperse limpiamente las uniones existentes en el contorno de una tarjeta mini-SIM.

Para su uso en dispositivos incluso más pequeños, las tarjetas 3FF o micro-SIM tienen las mismas disposiciones de espesor y contactos, pero la longitud y anchura mayor se reducen a 15 x 12 mm. Las especificaciones de la tarjeta de 3FF o micro-SIM también incluyen funcionalidades adicionales, además de cambiar el tamaño de la tarjeta física.

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