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近日，DARPA（美國國防部高級技術(shù)規(guī)劃局）啟動(dòng)了一項(xiàng)為期4年的項(xiàng)目，希望能將安全功能融入到芯片設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件中，以幫助確保美國未來的芯片供應(yīng)鏈安全。DARPA表示，芯片正在成為美國對手和網(wǎng)絡(luò)罪犯進(jìn)行黑客攻擊的主要目標(biāo)...

美國國防部高等研究計(jì)劃署(DARPA)正在尋求將安全功能自動(dòng)導(dǎo)入IC設(shè)計(jì)流程的方法，讓芯片架構(gòu)師能在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)與安全性權(quán)衡之同時(shí)，也能在整個(gè)設(shè)備生命周期中確保其安全性。隨著美、中“科技冷戰(zhàn)”升溫，半導(dǎo)體技術(shù)可說是這場戰(zhàn)役中的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，因此上述的芯片設(shè)計(jì)技術(shù)變革，代表著美國保衛(wèi)其電子供應(yīng)鏈安全性持續(xù)付出的努力之一。

DARPA近日宣布，分別由EDA供貨商Synopsys與軍工業(yè)者Northrop Grumman所領(lǐng)導(dǎo)的兩支團(tuán)隊(duì)，正加速推進(jìn)在一年前展開的“安全芯片自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)”(Automatic Implementation of Secure Silicon，AISS)項(xiàng)目。這兩支團(tuán)隊(duì)將開發(fā)導(dǎo)入用于“安全引擎”的Arm架構(gòu)芯片，該安全引擎可用來抵御針對芯片的攻擊以及逆向工程。此外還有一個(gè)可升級的平臺(tái)將做為基礎(chǔ)設(shè)施，讓軍方規(guī)劃人員能在整個(gè)芯片生命周期中，管理這些經(jīng)過安全強(qiáng)化的芯片。

AISS專案于2019年4月啟動(dòng)，目標(biāo)是在保障IC設(shè)計(jì)流程與芯片供應(yīng)鏈安全的前提下，達(dá)到安全性與經(jīng)濟(jì)考慮的平衡。

導(dǎo)入安全引擎的芯片架構(gòu)。（圖片來源：DARPA）

由Synopsys率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)成員除了Arm之外，還有航天業(yè)巨擘波音(Boeing)，以及美國佛羅里達(dá)大學(xué)旗下(University of Florida)的網(wǎng)絡(luò)安全研究所、德州農(nóng)工大學(xué)(Texas A&M University)、加州大學(xué)圣地亞哥分校(University of California at San Diego)；英國的嵌入式分析IP供貨商UltraSoC也是其中一員。Northrop Grumman所率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)成員則包括IBM、美國阿肯色大學(xué)(University of Arkansas)以及佛羅里達(dá)大學(xué)。

該項(xiàng)目將分為兩個(gè)階段，第一階段是開發(fā)相互競爭的“安全引擎”方案，以彌補(bǔ)關(guān)鍵芯片的安全弱點(diǎn)如旁路攻擊(side channel attack)、硬件木馬(hardware Trojans)、逆向工程，以及供應(yīng)鏈漏洞等等。旁路攻擊手法包括追蹤設(shè)備功耗以做為竊取密鑰的手段。

在第二個(gè)階段，Synopsys的團(tuán)隊(duì)將尋求利用EDA工具把安全引擎導(dǎo)入SoC平臺(tái)的方法，包括利用Arm、Synopsys與UltraSoC的商用IP，開發(fā)結(jié)合“安全意識(shí)”(security-aware)的EDA工具。然后芯片設(shè)計(jì)工程師可透過所開發(fā)的EDA工具，指定芯片在功耗、面積、速度與安全性方面的關(guān)鍵約束，該工具就會(huì)根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)自動(dòng)生成優(yōu)化的實(shí)作。

“AISS項(xiàng)目的終極目標(biāo)，是加速從芯片架構(gòu)到完成安全強(qiáng)化(RTL)的時(shí)程，從一年縮短到一周，而且大幅降低其成本；”DARPA的AISS項(xiàng)目經(jīng)理Serge Leef表示，項(xiàng)目的另一個(gè)目標(biāo)是將“可擴(kuò)展防御機(jī)制導(dǎo)入芯片設(shè)計(jì)”的流程自動(dòng)化，以捍衛(wèi)整個(gè)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的安全。

除了以上項(xiàng)目，為了保障美國芯片供應(yīng)鏈的安全，美國國防部的其他相關(guān)研發(fā)計(jì)劃包括利用數(shù)字雙胞胎(digital twin)驗(yàn)證單個(gè)設(shè)備或一批芯片的完整性。──如今年稍早美國國防部與美國空軍宣布，正在研發(fā)為單一芯片或異質(zhì)整合架構(gòu)設(shè)備添加一層“來源追蹤”保障機(jī)制的方法。