芯片總因其高性能而受到關(guān)注，安全性卻時(shí)常被忽略。近年來(lái)，芯片安全事件多次引發(fā)業(yè)界廣泛關(guān)注。2018年，英特爾、AMD、ARM處理器中的Meltdown和Spectre漏洞，幾乎威脅到了所有人的電腦和智能手機(jī)的安全。

今年又有研究報(bào)告指出，高通公司芯片中的一個(gè)新漏洞可能會(huì)影響全球30%的安卓手機(jī)。

隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的增加，一旦芯片出現(xiàn)安全問(wèn)題，影響的范圍將遠(yuǎn)超以往，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全性就顯得更加重要。

全球移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)會(huì)（GSMA）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2020年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)量高達(dá)126億個(gè)。GSMA同時(shí)預(yù)測(cè)，2025年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（包括蜂窩及非蜂窩）聯(lián)網(wǎng)數(shù)量將達(dá)到約246億個(gè)。

那么，如何才能保證海量聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全？

另外，隨著汽車(chē)的智能化和網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展，汽車(chē)的安全又如何保障？

提升物聯(lián)網(wǎng)芯片安全的矛盾問(wèn)題何在？

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接數(shù)在高速增長(zhǎng)，全球物聯(lián)網(wǎng)安全的費(fèi)用支出也在不斷增加。市場(chǎng)分析機(jī)構(gòu)Gartner調(diào)查數(shù)據(jù)指出，近20%的企業(yè)或相關(guān)機(jī)構(gòu)在過(guò)去三年內(nèi)至少遭受一次基于物聯(lián)網(wǎng)的攻擊。Gartner在早期預(yù)測(cè)，為防范安全威脅，2020年底全球物聯(lián)網(wǎng)安全費(fèi)用支出將達(dá)到24.57億美元。但實(shí)際上，想要提升物聯(lián)網(wǎng)芯片的安全性需要解決一個(gè)關(guān)鍵矛盾問(wèn)題。

湖南大學(xué)教授/博導(dǎo)、國(guó)家優(yōu)青基金獲得者、湖南大學(xué)芯片安全技術(shù)及應(yīng)用研究所所長(zhǎng)、CCF容錯(cuò)專(zhuān)委秘書(shū)長(zhǎng)張吉良教授告訴雷鋒網(wǎng)，“物聯(lián)網(wǎng)芯片安全最大的痛點(diǎn)是，在計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和功耗嚴(yán)重受限的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，芯片安全機(jī)制的代價(jià)與安全性之間的矛盾。”

密鑰安全存儲(chǔ)和基于密鑰的加解密計(jì)算是基本的芯片安全機(jī)制，也是芯片安全的兩大基礎(chǔ)功能，但傳統(tǒng)安全機(jī)制存在容易受到物理攻擊和難以適應(yīng)資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的問(wèn)題。

更具體地說(shuō)，一方面，傳統(tǒng)密鑰一般通過(guò)非易失性存儲(chǔ)器或者熔絲進(jìn)行存儲(chǔ)，現(xiàn)有的基于電子顯微鏡和微探針等物理攻擊方式有可能從芯片中獲取這些密鑰，這就面臨著容易受到物理攻擊的問(wèn)題。當(dāng)然，可以通過(guò)增加防篡改功能的密鑰安全存儲(chǔ)提升芯片的安全性，但這帶來(lái)的成本開(kāi)銷(xiāo)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)芯片來(lái)說(shuō)是難以承受的。

另一方面，傳統(tǒng)芯片密鑰管理復(fù)雜且加解密計(jì)算復(fù)雜度高，像在物聯(lián)網(wǎng)這樣的輕量級(jí)終端設(shè)備上，在算法引擎功能、性能、功耗方面都難以承載。

因此，想要提升物聯(lián)網(wǎng)芯片的安全性，就必須解決芯片安全機(jī)制的代價(jià)與安全性之間的矛盾。

同時(shí)，與物聯(lián)網(wǎng)芯片一樣，亟需提升芯片安全性的還有汽車(chē)行業(yè)。

汽車(chē)芯片安全性的痛點(diǎn)是什么？

汽車(chē)的智能化和網(wǎng)聯(lián)化是兩大發(fā)展方向，但是已經(jīng)有相關(guān)影視作品給我們展示了智能化和網(wǎng)聯(lián)化帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，諸如通過(guò)遠(yuǎn)程攻擊并控制汽車(chē)，會(huì)帶來(lái)不可預(yù)測(cè)的損失。顯然，相比普通的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的安全性更關(guān)乎每個(gè)人的安全。

汽車(chē)安全的核心，自然也離不開(kāi)芯片。如今的汽車(chē)芯片無(wú)論在性能、穩(wěn)定性和安全性要求上都高于消費(fèi)電子產(chǎn)品，也有像ISO26262這樣的針對(duì)汽車(chē)芯片的功能安全標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)，汽車(chē)芯片的核心技術(shù)長(zhǎng)期被國(guó)外企業(yè)管控，在當(dāng)今復(fù)雜多變的國(guó)際形勢(shì)下，制約了我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的自主可控發(fā)展。

因此，對(duì)于我國(guó)的汽車(chē)芯片公司而言，不僅要解決汽車(chē)芯片的功能安全問(wèn)題，還要面對(duì)供應(yīng)安全的問(wèn)題。

“現(xiàn)有的汽車(chē)芯片在計(jì)算性能、存儲(chǔ)容量與通信能力等方面難以支持復(fù)雜行駛條件下的計(jì)算與控制需求，芯片架構(gòu)需持續(xù)創(chuàng)新，但是諸如采用多核異構(gòu)計(jì)算的架構(gòu)導(dǎo)致汽車(chē)芯片的功能安全設(shè)計(jì)難度日益增加，同時(shí)還要滿(mǎn)足汽車(chē)領(lǐng)域的低成本、低功耗等要求。國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)尚未完全掌握汽車(chē)芯片的功能安全設(shè)計(jì)保障技術(shù)，缺少具有一定競(jìng)爭(zhēng)力的可實(shí)用核心產(chǎn)品，這是我國(guó)汽車(chē)芯片安全方面的一大挑戰(zhàn)?！?清華大學(xué)教授、清華大學(xué)移動(dòng)計(jì)算研究中心副主任李兆麟博士說(shuō)。

“另一方面，我國(guó)汽車(chē)芯片的功能安全標(biāo)準(zhǔn)體系不健全，行業(yè)未形成統(tǒng)一技術(shù)框架，缺少必要的第三方的測(cè)試手段和評(píng)價(jià)與認(rèn)證能力，致使整車(chē)企業(yè)缺乏方法和工具來(lái)判斷國(guó)內(nèi)自主研制的汽車(chē)芯片的安全性，同時(shí)，國(guó)內(nèi)尚未建立健全完善的自主研制汽車(chē)芯片產(chǎn)品的應(yīng)用體系?！?/p>

如何提升芯片安全性？

不難發(fā)現(xiàn)，從普通的物聯(lián)網(wǎng)芯片到汽車(chē)芯片，在安全性的提升上，都面臨著技術(shù)和成本的挑戰(zhàn)，這也是芯片安全性容易被忽略的重要原因。

想要提升芯片的安全性，從設(shè)計(jì)到應(yīng)用的全流程都有優(yōu)化的空間。

“EDA軟件可以在芯片設(shè)計(jì)初期就幫助用戶(hù)快速計(jì)算芯片的安全等級(jí)能力和指標(biāo)，快速迭代芯片設(shè)計(jì)代碼，降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度并保障芯片設(shè)計(jì)的功能安全性。” 上海芯思維信息科技有限公司CEO劉志鵬博士指出。

EDA工具支持的常用故障類(lèi)型是SA0、SA1、SET和SEU，故障注入仿真旨在幫助功能安全芯片設(shè)計(jì)廠(chǎng)商自動(dòng)計(jì)算SPFM（單點(diǎn)故障覆蓋率），LFM（潛在故障覆蓋率）以及DC（安全機(jī)制診斷覆蓋率）等技術(shù)指標(biāo)。

芯片完成流片和封測(cè)后，還需要進(jìn)行加速環(huán)境應(yīng)力測(cè)試、加速壽命模擬測(cè)試、電氣特性確認(rèn)測(cè)試等。

雷鋒網(wǎng)了解到，正常完成一批可靠性測(cè)試實(shí)驗(yàn)通常需要兩個(gè)月甚至更多時(shí)間，而廠(chǎng)商一般需要完成三批次的可靠性測(cè)試才算完成可靠性驗(yàn)證。此外，可靠性測(cè)試很多測(cè)試項(xiàng)需要在第三方實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試板、測(cè)試座、測(cè)試費(fèi)等都是一筆不小的開(kāi)銷(xiāo)。

但無(wú)論對(duì)于汽車(chē)芯片還是物聯(lián)網(wǎng)芯片，成本都非常敏感，因此想要提升安全性必須達(dá)到可靠性與測(cè)試成本的折衷。

安徽大學(xué)集成電路學(xué)院教師宋鈦博士說(shuō)，“業(yè)界引入了新的測(cè)試概念——適應(yīng)性測(cè)試。它依靠機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)缺陷特征預(yù)測(cè)缺陷芯片?；诠收蠑?shù)據(jù)建立預(yù)測(cè)模型，對(duì)可靠性低的芯片不必測(cè)試直接剔除。這很像測(cè)試專(zhuān)家經(jīng)常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)缺陷進(jìn)行預(yù)判，但經(jīng)驗(yàn)有時(shí)會(huì)出錯(cuò)。而基于機(jī)器學(xué)習(xí)的測(cè)試方法依托數(shù)據(jù)，并且能根據(jù)數(shù)據(jù)的變化而調(diào)整預(yù)測(cè)模型?！?/strong>

不止于此，芯片的可信芯片設(shè)計(jì)與測(cè)試還有更多值得探討的話(huà)題。

2021年10月30日13:00-16:00， CNCC 2021的“可信芯片設(shè)計(jì)與測(cè)試：從物聯(lián)網(wǎng)芯片到汽車(chē)電子”論壇，安徽大學(xué)副教授、博士生導(dǎo)師、安徽大學(xué)芯片設(shè)計(jì)與測(cè)試研究所所長(zhǎng)、CCF容錯(cuò)計(jì)算專(zhuān)委委員、CCF集成電路設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)組委員、CCF/IEEE高級(jí)會(huì)員閆愛(ài)斌擔(dān)任論壇主席。

論壇的六位重磅專(zhuān)家（清華大學(xué)教授/博導(dǎo)、國(guó)家杰青基金獲得者、集成電路學(xué)院副院長(zhǎng)尹首一博士；清華大學(xué)教授/博導(dǎo)、清華大學(xué)移動(dòng)計(jì)算研究中心副主任李兆麟博士；湖南大學(xué)教授/博導(dǎo)、國(guó)家優(yōu)青基金獲得者、湖南大學(xué)芯片安全技術(shù)及應(yīng)用研究所所長(zhǎng)、CCF容錯(cuò)專(zhuān)委秘書(shū)長(zhǎng)張吉良博士；安徽大學(xué)集成電路學(xué)院教師宋鈦博士；昆侖芯（北京）科技有限公司資深研發(fā)工程師羅航；上海芯思維信息科技有限公司CEO劉志鵬）將會(huì)向您分享：

• 如何設(shè)計(jì)毫瓦級(jí)超低功耗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，將人工智能普及到移動(dòng)與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備；

• 智能汽車(chē)芯片的可靠和安全技術(shù)要求，以及對(duì)汽車(chē)芯片短缺問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和思考；

• PUF芯片安全技術(shù)面臨哪些機(jī)遇與挑戰(zhàn)；

• 機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在芯片測(cè)試中的應(yīng)用；

• 新時(shí)代企業(yè)的芯片算力解決方案及可信計(jì)算實(shí)踐等。

如果您關(guān)注芯片安全，敬請(qǐng)關(guān)注CNCC 2021的“可信芯片設(shè)計(jì)與測(cè)試：從物聯(lián)網(wǎng)芯片到汽車(chē)電子”論壇。

另外，CNCC還有其它芯片論壇將深入討論開(kāi)源芯片的軟硬件協(xié)同敏捷設(shè)計(jì)，面向人工智能芯片的編程語(yǔ)言和編譯器。

CNCC 2021是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域年度盛會(huì)，將于10月28-30日在深圳召開(kāi)。今年大會(huì)主題是“計(jì)算賦能加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型”，本屆大會(huì)共開(kāi)設(shè)了111個(gè)技術(shù)論壇，涉及32個(gè)研究方向，無(wú)論從數(shù)量、質(zhì)量還是覆蓋，都開(kāi)創(chuàng)了歷史之最，將為參會(huì)者帶來(lái)學(xué)術(shù)、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、教育、科普等方面的全方位體驗(yàn)。

CNCC是計(jì)算領(lǐng)域?qū)W術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界、教育界的年度盛會(huì)，宏觀(guān)探討技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，今年預(yù)計(jì)參會(huì)人數(shù)將達(dá)到萬(wàn)人。每年特邀報(bào)告的座上嘉賓匯聚了院士、圖領(lǐng)獎(jiǎng)得主、國(guó)內(nèi)外名校學(xué)者、名企領(lǐng)軍人物、各領(lǐng)域極具影響力的業(yè)內(nèi)專(zhuān)家，豪華的嘉賓陣容凸顯著CNCC的頂級(jí)行業(yè)水準(zhǔn)及業(yè)內(nèi)影響力。

今年的特邀嘉賓包括ACM圖靈獎(jiǎng)獲得者John Hopcroft教授和Barbara Liskov教授，南加州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系和空間研究所Yolanda Gil教授，陳維江、馮登國(guó)、郭光燦、孫凝暉、王懷民等多位院士，及眾多深具業(yè)內(nèi)影響力的專(zhuān)家。

大會(huì)期間還將首次舉辦“會(huì)員之夜”大型主題狂歡活動(dòng)，讓參會(huì)者暢快交流。雷鋒網(wǎng)

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