[00141956]低功耗安全SoC芯片

1.课题来源与背景 本项目为企业自选项目。 随着信息化建设的快速发展进步,移动通信已越来越便捷、高效,但随之而来的信息泄露、信息窃密事件则层出不穷,信息安全已越来越来受到重视,如何保证安全信息通信已成为社会发展的亟待解决的重要课题。同时,移动通信终端由于存在由3G向LTE、4G演进的背景,要求安全终端设备在动态功耗和静态功耗基本不对续航能力造成影响的基础上,加解密性能能够适应带宽上升的趋势,这对移动通信终端设备提出了更高的性能要求。 本项目研制的低功耗安全SoC芯片正是顺应上述要求,适用于通信终端设备,能提供对加密信息传输的长待机、时效性、真实性和可靠性的保障要求。采用叠封封装的方式,封入了8M字节大小NORFLASH器件,为用户提供BGA100封装形式,由于其具有非易失性存储器,且体积较小,该芯片比较适合嵌入式整机开发,能广泛满足用户使用需求 2. 技术原理及性能指标 可重构密码系统将有如下特点： ①真正实现多级安全; ②自动感知安全态势; ③根据安全策略,自适应配置安全机制和密码协议,满足各种应用环境; ④密钥管理智能化、自动化。 可编程密码技术具有如下优点： ①密码设备（或密码模块）投入使用之前可以是不含密码算法的“裸机”; ②密码设备（或密码模块）只有在使用时才写入密码算法或密码参数; ③密码设备（或密码模块）在设计、生产、管理以及使用过程中不会泄漏任何密码算法的信息,提供了一种严谨的密码安全管理体制; ④加密算法的改变和升级可用编程方法实现,不需要对硬件做任何改动,即做到：“一种平台,多种应用”; ⑤使保密设备持具有持续跟踪新技术、迅速升级换代和保密体制平滑过渡的能力; ⑥可重构密码系统能动态地适应信息系统的不断变化,满足各种不同的作战应用; ⑦提高安全保密系统互连互通的协同保密通信能力; ⑧降低安全保密系统的研制和装备经费,缩短其周期; ⑨方便用户的使用和管理,更符合训练和实战的实际情况。 性能指标：提供信息传输加密、资源保护、安全认证、数字签名和密钥协商等密码服务功能。 ①支持安全参数和密钥的注入、更新及应急销毁; ②支持安全服务程序的动态加载,芯片的安全配置数据加密存放; ③支持基于片内嵌入式CPU进行软件二次开发,实现芯片功能扩展; ④基于SoC架构,内嵌32位CPU、分组密码算法和公钥密码算法引擎; ⑤提供芯片应用开发工具,支持密码算法及应用软件集成开发调试; ⑥提供密码配置管理工具,支持对芯片的密码资源进行配置; ⑦CPU：CK520;工作主频：200MHz; ⑧片内易失性存储资源： 320KB SRAM; ⑨片内非易失性存储资源：8MB NORFLASH; ⑩芯片密码处理性能：加/解密速率≥50Mbps;ECC签名速率：≥100次/秒;公私钥对生成速率：≥50对/秒;片内随机噪声源：随机数产生速率≥1Mbps;＆#9322;芯片安全防护：具有身份认证和访问控制措施,可防止密码参数和密钥敏感数据非法读出,具备应急销毁能力;具有电压和频率异常检测与保护能力;芯片接口（SPI接口：2个,UART接口：2个,ISO7816接口：1个,USB2.0接口：1个,存储器扩展接口：1个,SDIO2.0接口：1个）;芯片功耗：0.21W。 3. 技术的创造性与先进性 ①提出并实现了一种基于VLIW并行与多处理架构的低功耗可重构对称密码算法引擎,降低了引擎的功耗,提高了引擎的应用灵活性,支持多种安全等级应用要求,并形成了专利5项。 ②提出了细粒度指令操作、指令级重构和基于精简指令集,构建了公钥密码引擎体系架构,填补了国内公钥密码专用指令系统空白,满足电力、金融、通信领域的应用要求。 ③提出了一种一体化芯片安全防护架构,在芯片系统级、算法实现、P＆R方面构建了综合安全防护体系,可抵御物理及侧信道攻击等相关攻击,满足国内商密安全标准。 4. 技术的成熟程度,适用范围和安全性 研制的低功耗安全SoC芯片已形成系列化产品,批量应用于国防装备,电力、通信及金融安全认证服务器和终端设备。在低功耗安全芯片技术领域达到国际先进、国内领先水平,产生了较大的社会效益和经济效益。 5. 应用情况及存在的问题 本项目芯片满足了便携式、手持式密码装备的低功耗需求。产品应用在便携式终端、高性能安全终端设备和保密移动通信终端为代表的终端安全设备。由于具有低功耗技术的特性,并且有效的增加安全设备的灵活性、可控性和便携性。很好的解决移动密码通报系统、移动通信设备这些对电力续航有极高要求的安全设备功耗问题。 6..成果简介 本项目提出了密码SoC芯片的总体技术架构,采用对称密码引擎低功耗设计、非对称引擎低功耗设计及密码芯片自身安全防护等技术,解决了核心密码装备小型化和低功耗的问题,并已形成量产。