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近日，DARPA（美国国防部高级技术规划局）启动了一项为期4年的项目，希望能将安全功能融入到芯片设计自动化软件中，以帮助确保美国未来的芯片供应链安全。DARPA表示，芯片正在成为美国对手和网络罪犯进行黑客攻击的主要目标...

美国国防部高等研究计划署(DARPA)正在寻求将安全功能自动导入IC设计流程的方法，让芯片架构师能在进行经济与安全性权衡之同时，也能在整个设备生命周期中确保其安全性。随着美、中“科技冷战”升温，半导体技术可说是这场战役中的一个关键点，因此上述的芯片设计技术变革，代表着美国保卫其电子供应链安全性持续付出的努力之一。

DARPA近日宣布，分别由EDA供货商Synopsys与军工业者Northrop Grumman所领导的两支团队，正加速推进在一年前展开的“安全芯片自动化实现”(Automatic Implementation of Secure Silicon，AISS)项目。这两支团队将开发导入用于“安全引擎”的Arm架构芯片，该安全引擎可用来抵御针对芯片的攻击以及逆向工程。此外还有一个可升级的平台将做为基础设施，让军方规划人员能在整个芯片生命周期中，管理这些经过安全强化的芯片。

AISS专案于2019年4月启动，目标是在保障IC设计流程与芯片供应链安全的前提下，达到安全性与经济考虑的平衡。

导入安全引擎的芯片架构。（图片来源：DARPA）

由Synopsys率领的团队成员除了Arm之外，还有航天业巨擘波音(Boeing)，以及美国佛罗里达大学旗下(University of Florida)的网络安全研究所、德州农工大学(Texas A&M University)、加州大学圣地亚哥分校(University of California at San Diego)；英国的嵌入式分析IP供货商UltraSoC也是其中一员。Northrop Grumman所率领的团队成员则包括IBM、美国阿肯色大学(University of Arkansas)以及佛罗里达大学。

该项目将分为两个阶段，第一阶段是开发相互竞争的“安全引擎”方案，以弥补关键芯片的安全弱点如旁路攻击(side channel attack)、硬件木马(hardware Trojans)、逆向工程，以及供应链漏洞等等。旁路攻击手法包括追踪设备功耗以做为窃取密钥的手段。

在第二个阶段，Synopsys的团队将寻求利用EDA工具把安全引擎导入SoC平台的方法，包括利用Arm、Synopsys与UltraSoC的商用IP，开发结合“安全意识”(security-aware)的EDA工具。然后芯片设计工程师可透过所开发的EDA工具，指定芯片在功耗、面积、速度与安全性方面的关键约束，该工具就会根据应用目标自动生成优化的实作。

“AISS项目的终极目标，是加速从芯片架构到完成安全强化(RTL)的时程，从一年缩短到一周，而且大幅降低其成本；”DARPA的AISS项目经理Serge Leef表示，项目的另一个目标是将“可扩展防御机制导入芯片设计”的流程自动化，以捍卫整个半导体供应链的安全。

除了以上项目，为了保障美国芯片供应链的安全，美国国防部的其他相关研发计划包括利用数字双胞胎(digital twin)验证单个设备或一批芯片的完整性。──如今年稍早美国国防部与美国空军宣布，正在研发为单一芯片或异质整合架构设备添加一层“来源追踪”保障机制的方法。