保密的重要性

对电子系统而言，fpga的保密性极其重要。图1列出了两个系统设计的示意图，左边为1995年所作的系统设计，在该设计中，以asic芯片为核心，fpga仅起到胶合逻辑的作用；在右边2005年进行的同类型系统设计中，不难发现fpga已经成为系统设计的核心，它整合了原有asic及部分assp芯片的功能，因此fpga作为系统芯片直接取代了asic的功能。随着fpga性能、容量与功能的不断提升，今天的fpga 已成为系统的心脏、知识产权的集合，所以如果fpga存在安全性问题的话，与其相关的产品将遭受严重打击。

保密性定义——四个对fpga最大的安全威胁

a.克隆

克隆是指竞争对手拷贝启动 prom 或从

板上拦截处理器码流并进行复制。如果设计中包含外部码流时，则该设计的ip 对克隆非常脆弱。

b.反向工程

反向工程即竞争对手由重建您的设计原理图或网表复制您的设计。在这个过程中，竞争对手将了解设计的运作从而进行改进。

c.过建

过建在把您的产品交给无道德的合同制造商生产时出现，这些制造商能在开放市场上购买额外的fpga元器件，然后在厂家没有允许的情况下，生产额外的产品，在没有开发成本和不需要提供技术支持的条件下，以更低的价格在市场上售卖，从而牟取利润。

d.拒绝服务

拒绝服务属于恶意破坏的行为，您的竞争对手或者黑客能够通过重新编程您系统上的 sram fpga而使您的系统不能运行。拒绝服务使厂家的声誉、产品的质量等形象将遭到破坏。

actel 第三代 flash fpga

在了解了保密性的定义及fpga保密重要性的基础上，actel推出了第三代flash fpga，具有众多优点与特性。

actel第三代flash fpga，包括两个产品系列：proasic3与proasic3e。proasic3能实现30k到1m的门密度，它的容量高达144kb sram，具有288个 i/o ；proasic3e能实现600k到 3m的门密度，它的容量高达504kb sram，具有604个i/o。

这两个系列均具备增强的高性能结构，其时钟频率最高可达350mhz，相对于第二代产品来说，其封装密度提高了20%，而逻辑利用率超过95%。sram的工作频率也可达到350mhz，而且每个模块中均带有硬连线的fifo控制功能。三个锁相环（pll）的输出频率也可达到350mhz，并且具有灵活的相位输出、延迟、分频和倍频功能。这两个系列同样支持64 位、66 mhz的pci总线。

作为以价值为基础的fpga，第三代产品提供了全新的功能，包括：所有器件都带有1kb片上可配置的flash rom及带硬连线 的aes 解密安全 isp。上一代产品中的fpga的保密措施在这一系列内继续保持，如片上 flashlocktm 安全措施及针对单电压工作而在片上集成的电荷泵。最后，需要提及的是产品支持19种不同的i/o标准，包括 lvds等。actel第三代flash fpga具有竞争性的成本优势，因为flash 技术可省去sram fpga额外的成本负担。此外，flash 技术还可以提供以下独特的性能： ·单芯片；
·高安全性；
·上电即行；
·高可靠性 / 固件错误免疫性；
·低功耗；
·高性能。

actel flash fpga的保密性特点

保密性特点

flash fpga的物理结构与保密性

由于flash非挥发性的特点，所以基于flash 架构的fpga在一个可靠的环境下被编程以后，就不再需要一个另外的码流，因此它不会受到克隆这种攻击方式的威胁。另外，它对反向工程等入侵性攻击有高度的

抵抗性，这是因为在flash fpga里面的用户逻辑完全取决于flash晶体管的内容，就算把器件解体或剥离也只能显露器件内部结构，而不是 flash 晶体管的实际内容。由于flash fpga表面的一致使它受到入侵性攻击时，很难辨认其探针点。

a3p/e的保密特性

flashlock可以保证器件上的保密设定不被随便更改 ，它包括一个对应的密钥，长度为128位，其揭露密钥所需的时间为5.4x1023年，因此十分可靠。它还包括永久flashlock及编程文档的aes加密，其aes密钥长度为128位，而揭露此密钥所需的时间将长达149万亿年。

flash rom (from) 的特性及应用

第三代flash fpga是唯一带片上flash rom (from)的fpga，其from总共有1024位，分为8个页，每页的宽度为128位，见图2。它的应用非常广泛，包括：互联网协议寻址、设备序列编码、订阅模式、系统校准设定、安全的加密匙存储、