發布日期：2022-07-15 點擊率：35
一款新游戲面市不到2個月,市場就已充斥了仿制品,工程師幾個月甚至幾年的心血就白費了？竊取技術層出不窮,攻擊者的活動日漸猖獗,設計安全性如何保障？攻擊者常常通過克隆、篡改和合同外生產的方式拷貝FPGA設計,FPGA供應商如何應對？FPGA安全設計方案,這一保證設計安全性的方法,正被越來越多的工程師所采用。電子工程專輯就這一話題開設了題為“FPGA設計的安全性,您準備好了嗎？”的專題討論,并邀請到了世強電訊的兩位工程師和廣大工程師朋友一起,探討FPGA設計的安全性這一話題。
FPGA安全設計的必要性
對于競爭日趨激烈的運動控制、便攜式設備、打印機等行業,他們的IP需要高度的保密,因此FPGA設計的安全性就成了必須要考慮的因素。安全的FPGA設計方案通過一系列加密措施和物理結構上的高度安全贏得了越來越多工程師朋友的青睞,采用FPGA安全設計已經成為一種趨勢。
而對于已經習慣于現有FPGA設計軟硬件的工程師來說,是否要轉而采用安全設計方案？專家認為,必須了解安全設計方案帶來的優勢。以Actel的安全設計方案來說,由于Actel上電就運行,所以不需復位控制電路；基于Flash則不需程序加載電路和外掛PROM或flash；由于它是單芯片并且保密性好,所以不需再增加CPLD或其他器件進行保密性設計；同時還減少了元器件數量、減少了PCB面積、節省了調試和維護的時間。工程師在獲得安全保障的同時還簡化了設計甚至降低了成本,因此,使用安全設計方案就勢在必行了。
初學者如何選擇FPGA并掌握FPGA安全設計
“如何選擇自己所需要的FPGA？”針對初學者的種種疑問,專家給出了詳盡的建議:一般情況下,先針對設計,列出您想要實現的功能,大致畫個功能框圖。然后根據其功能和系統的要求大致推算出你需要的: 1) IO需求——可用IO數量、差分信號對、IO的電平格式等；2)電壓源的需求——系統提供哪些電壓?核電壓需要多少？IO電壓源需要哪些？ 3)封裝——用TQ？VQ？PLCC？BGA？還是其它的封裝形式？4)內部RAM的需求——需要雙口RAM嗎？需要FIFO嗎？大小是多少？5)時鐘及速度需求——最大的時鐘速率是多少？需要多少個PLL？速度等級？全局時鐘有多少？6)邏輯資源和IPcore的需求——需要哪些IP核,大致占用多少資源？7)擴展和升級的需求——是否考慮IO和邏輯資源留有一些余量,以便以后的擴展？升級是否方便？8)價格的因素。也可以初步選定一個型號,直接在開發軟件中對你的程序進行編譯、綜合、布局布線等,這樣能清楚地可以看到你的設計占用的資源,然后再選擇合適的型號。
作為剛接觸FPGA的初學者,是否已開始就要深入了解芯片的安全設計的精髓或是原理,還是應該把重點放在如何設計代碼上？相信這一問題在FPGA初學者中具有一定代表性。專家建議,首先要理解FPGA的原理,然后設計一些小型代碼,在驗證設計的基礎上真正理解設計硬件的思想。芯片的安全設計是必然要理解的,不然很有可能一個靜電上去就毀掉芯片了。
安全設計是否引發成本提升？
工程師們非常關心安全設計的成本問題。專家通過基于SRAM的FPGA和單芯片的FPGA安全解決方案的比較,說明了這一問題。
基于SRAM的FPGA通常采用CPLD器件來實現其設計安全的解決方案,用CPLD來產生握手令牌傳送給FPGA,這是因為CPLD具有非易失性,關電時可保持配置數據。因此該方案可防止FPGA設計被拷貝,即使配置比特流被捕獲,也可以保證FPGA設計的安全性。但由于增加了一片CPLD,會導致成本增加、設計變得更復雜。
而Actel的FPGA是單芯片的,所有的編程信息已經編程在FPGA內部,有了加密選項,該信息不會被讀出。非常適合于作為專用的ASIC來使用,成本也不會增加。
關于不同FPGA之間的方案轉換
有的網友問,如何由其他的產品方案轉換到FPGA安全方案,專家認為,每一種FPGA方案的優勢不同,要從系統的要求、成本的降低等方面具體分析。例如Actel FPGA的優點在于其單芯片、上電運行、低功耗、保密性好、可靠性高,特別適合工控、游戲、醫療等行業。
但是必須明確的是,FPGA安全設計的實現并不復雜。以Actel的FPGA為例,由于是單芯片的,所以基本不需要什么外圍電路。不同的系統其情況略有不同,設計者可以在Actel工程師的協助下完成設計。
雖然在轉換的時候需要考慮的因素有很多,但專家表示,將來的FPGA設計都將走向Actel的單芯片設計路上來,不再需要外掛Flash或是EEPROM,不再需要MCU再去加密FPGA,包括CPU,SRAM,Flash Memory都將集成到FPGA內,從而保證安全性,保密性,可靠性。
在專題討論中,工程師們還就Actel的工藝改進、開發工具、在各行業中的應用等問題和廣大工程師朋友進行了深入的溝通,同時解答了安全設計相關的工程師感興趣的其他問題。有興趣的朋友可以登陸電子工程專輯網站獲取更多信息:。
