芯片安全：告别纸面合规，转向持续防御

当前安全威胁横跨硬件、固件、软件、网络与新兴芯粒架构，半导体企业重新定义安全：安全应成为贯穿设计、部署与监控的持续性工作，而非一纸认证。近日，多位专家围绕此话题展开了讨论，其中包括ArterisIP执行副总裁、首席产品与营销官、安全解决方案总经理Michal Siwinski；楷登电子（Cadence）高级应用工程师Yathiendra Vunnam；是德科技（Keysight）高级总监、产品组合经理Alexander Petr；Rambus硅安全产品高级总监Scott Best；西门子旗下明导（Mentor）静态与形式化验证产品总监Chris Giles；新思科技（Synaptics）架构高级总监Mohit Arora；楷思旺（Synopsys）安全、处理器、无线及非易失性存储器战略项目总监Reed Hinkel。

图1：从左至右：Synaptics Arora；Synopsys Hinkel；Arteris Siwinski；Cadence Vunnam；Keysight Petr；Rambus Best；Siemens Giles

客户是否已经建立完整方案落地安全追踪机制？

Vunnam：我们观察到大量客户采用深度防御思路。针对OSI网络模型的每一层，客户都会部署IPsec、MACsec等不同安全处理单元，出于高算力需求，这类安全模块还需要满足高性能指标。 很多客户重点关注认证，这是产品商业化销售的现实需要。但也看到另一种现象：客户会罗列出全部安全需求，再做取舍。他们会提出，“不需要全部模块都做到最高性能，那样芯片面积太大”，希望精简方案，拿到可即插即用的最终IP核。 行业内开放计算项目热度很高，例如OCP下的Caliptra项目。芯粒为该方向带来巨大想象空间，可以把子系统放到独立芯粒上，实现即插即用，无需全部模块都采用最先进工艺节点，以此降低器件成本。 但这也是当下最大难题：如何验证哪些芯粒是安全的，哪些存在安全隐患？

Petr：首先要区分攻击类型：物理攻击，还是软件攻击。 软件在技术栈中的渗透程度越来越深，这里说的包含各类嵌入式软件。从数据中心的搭建逻辑来看，从芯片级、封装级、板级再到整机系统，大量系统相互连通，形成规模堪比城市的互联体系。网络成为攻击高发地带，绝大多数攻击依托软件发起。 现在系统大量使用FPGA可编程逻辑。故障不只是硬件本身缺陷造成；固然存在物理攻击，但更常见的是攻击者经由网络、软件栈向系统发起触发，例如拒绝服务攻击，这类案例十分普遍。 多层防御体系的思路是，一旦能够感知异常，就可以在各个层级植入防护能力。 整个产业都在左移开发流程，软件能力下沉到FPGA层级。我们也在研究：如何看清流入产品内部的全部组件。硬件对应的软件物料清单（SBOM）重要性显著提升，攻击往往就从这里切入。AI攻击大多经由网络注入，触发系统异常。 FPGA以及各类可编程单元所运行的嵌入式软件、框架、硬件驱动都带有软件层。只要用到开源软件，就会引入潜在风险。已经出现恶意势力渗透开源社区植入后门的案例。 仅仅掌握自身使用哪些组件远远不够。更大风险在于：你以为使用的组件安全，攻击者却利用零日漏洞发起攻击。因此每一层都需要防御体系，前提是可见性。无法看清组件，就谈不上追踪。 假设出现新的零日漏洞，你能否判断自家系统是否受影响？如何确认？这本身就是巨大挑战。如果确实受影响，能否修复、能否抵御攻击？

Best：企业责任、岗位责任非常关键。几乎所有安全领域客户都清楚系统安全的重要性，但重视程度参差不齐。 电影《大空头》里有一段经典桥段：交易员质问评级机构，“明明这些产品是垃圾，你们怎么敢给出AAA评级？” 对方回答：“不给AAA客户就不会买单。” 企业就这样被裹挟进这套体系。 很多客户找到我们：“我需要侧信道防护、故障注入防护、PUF物理不可克隆技术。” 我们回复：“这些技术我们都可以提供，很高兴你意识到这些问题。但你打算如何部署？在系统中实际怎么使用？” 这时客户常会表示：“系统设计是我们的事，你们只负责提供IP。” 对他们而言，采购安全IP只是走合规勾选：我有侧信道防护、我配置PUF、满足CRA法规、符合ISO 26262，再去Keysight或者竞品那里拿到NIST SP.800‑184三级认证。 可拿到认证，产品就真的安全吗？

Hinkel：拿到认证只是拿到对外宣传的 “AAA评级”，方便产品推向市场。

Best：我不是刻意悲观，但背后牵扯巨大商业利益。

Giles：我完全认同。市场上企业的安全认知与落地水平参差不齐，同时行业缺少正向激励。各家都希望控成本快速推出产品，安全优先级往往靠后。嘴上承认安全重要，但投入程度直接反映优先级。 想要提升安全优先级，必须建立激励机制。CRA这类法规能够发挥作用，但立法只是第一步。我认为执法落地，才能倒逼企业把安全投入提升到应有水平。

Petr：你认为美国安全软件开发框架（SSDF）、欧盟CRA法规，是否切实改变了各个行业的现状？

Giles：认知层面确实有所提升，很多商务沟通都会提到CRA。但是否真正改变企业行为，我持保留意见。

Petr：目前还没有企业因此收到罚单。

CRA针对半导体行业的生效截止时间是什么时候？

Siwinski：对半导体具备强制约束力的时间点是今年9月11日。

Petr：一个关键问题：漏洞披露之后，会不会引来恶意攻击者利用漏洞开展测试？

Siwinski：就像刚才讨论的，我们要披露什么？难道只是一张合规贴纸，代表法务确认 “我们完成安全工作”？

Petr：法规要求，软件栈的已知漏洞必须对外披露。

Siwinski：受约束的不只是电子设备的软件栈，设备接入的硬件、各类组件全部包含在内。难点就在这里，不局限于软件范畴。

Petr：那现在就只能寄希望运气。

Giles：后续落地执行才是看点。很多法规临近截止日期，企业核算落地成本之后，就会呼吁延期一年、两年，或者修改条款，这类情况屡见不鲜。

Petr：SSDF就是先例，原定落地时间在前年，伴随政府更迭，计划也发生变动。

Hinkel：但CRA整体带来正向变化。面向全球销售的客户现在明白，必须为下游客户提供安全支撑。过去他们会说 “客户不愿为此付费”，现在这套说辞行不通。当然世界上依然存在不愿承担安全成本的市场，大家心知肚明。这是一方面。 另一方面，不少原本态度保守的企业，开始在芯片上部署规模远超以往的信任根；还有企业接纳OCP标准，把信任根集成进芯片。很多原本坚决拒绝的企业现在选择接受。

Arora：补充一点，CRA处罚力度很高，最高可处以企业年营收4% 的罚款，企业规模越大，承担风险越高。

Siwinski：这就是典型的胡萝卜加大棒。只要开出几次罚单，其余企业就会主动规避处罚风险。

Hinkel：很多讨论聚焦正向驱动力，回到Scott前面提到的观点：受保护资产的价值，是安全投入的核心动因。 依靠服务变现的企业必须重视安全，高价值服务会涉及个人信息、密码、密钥等敏感数据，形成正向循环。拿iPhone举例，发售至今售价持平甚至更高，根源在于用户把个人信息托付给它。多年来苹果在安全以及多层防护上的投入，从几美元增长到数百美元。正是用户信任，让它的产品售价可以达到竞品的两到三倍，而信任来源于服务。 产品经理参与讨论非常关键。当业务方提出：“我希望实现产品差异化，提供付费服务”，我们就要点明现实：想要支撑高价值服务，就必须配套服务等级协议并且严格履约。 否则，客户投诉、政府处罚、诉讼就会接踵而至：欧洲是政府罚款，美国更多是民事诉讼，法院判例也在不断增多。企业高管层关注度提升，压力向下传导。但产品经理需要认清现实：想要运行高价值服务，硬件本身的安全投入，就要高于只实现基础功能的设备。

Petr：美国军方也在拉动安全投入。美国国防部以及波音、空客这类一级供应商，会持续对安全提出严苛要求。

换一个相关话题，我们还没有聊到后量子密码PQC。美国政府近期把实现量子就绪的时间节点提前。

Best：先是暂停计划，之后又将时间要求收紧。

Hinkel：解读行政令的时候，我的判断是时间节点本身没有改动，只是各方对合规节点的解读出现混乱。

距离最终期限还有五年。

Hinkel：五年是旧密码算法淘汰的时间窗口，完整完成淘汰周期需要时间。但产品必须提前内置对应算法，这是三年的节点要求，这才是重点。 行政令里还有一个关键：最大瓶颈不在硬件，也不在设备固件。公钥加速器（PKA）产业耗费很久，才完成对新型算法与架构的适配。现有PKA技术老旧，层层补丁堆砌，架构杂乱，原生就不支持大规模迭代部署。 现在要在这套老旧架构之上，叠加后量子密码新能力，迫使行业大规模重构架构，才能兼容各类混合密码方案。