IP保护技术的发展随着半导体技术的飞速发展集成电路的容量遵循摩.DOC

IP保护技术的发展 随着半导体技术的飞速发展，集成电路的容量遵循摩尔定律以每18个月翻一番的速度高速增长：今天在300mm的晶盘上可以集成10亿个晶体管，2015年预计将会达到1000亿个。芯片系统高度集成化和复杂化给芯片设计提出了新的要求：依靠传统的设计方法已无法满足当今芯片设计的需求，确立新型高效的设计方法势在必行。片上系统(SoC：System on Chip)设计为满足集成电路设计低成本、高性能和低电耗的需求应运而生并成为主流发展趋势。尤其是多处理器片上系统（MPSoC：Multi-Processor SoC）使用了多处理器技术，可以：1）提高芯片整体性能。2）各处理器可自行开关，节省电耗。3）各处理器可选择最优的电压和频率。4）可加强处理器之间的散热、降低芯片温度。片上系统设计正在成为流行的设计模式以满足更紧迫的市场设计需求、设计复用的最大化、简化验证过程及提高复杂设计平台后制作复用的弹性和可编程性等设计目标。 SoC设计方法固然可以为设计者提供很大的便利，但这种设计方法同时也存在着很大的风险:由于需要很多的时间和精力去完成IP的设计和验证，IP提供者希望其产品不被非法盗用和篡改，而用户也希望购买的IP是合法可信的。随着可复用IP的开发研究发展以及IP盗版的肆虐，如何对IP进行有效的产权保护已成为一个日益严峻的问题， IP保护技术也因此受到人们足够的重视。 IP保护技术大致可以分为三类：标签技术、指纹技术和数字水印技术。 （1）标签技术（Tagging）：通过在芯片内部放置一块电子“标签”来识别芯片的真伪。此类技术的优点是可信度高，跟踪性能好。如保护ASIC核的标签技术，该技术通过在IP芯核内部放置一块 “安全标签”存放版权所有人信息，并设置一个“外部接收器”来检测标签的存在与否。一种新技术PUF(Physically Unclonable Function)利用 IC制造过程中硅片的独特物理特性和变异性在芯片内部设置RFID(Radio Frequency Identification)“标签”来防止芯片的克隆。此技术在安全性上有所加强，但会给芯片带来额外的设计费用并且RFID的工作会受到应用环境的限制。 （2）指纹技术（Fingerprinting）：主要思想是让不同的用户得到不同的带有用户标识(指纹)的IP版本。用户指纹嵌入到IP中，要求既不能被轻易地去除或篡改，又很难伪造新的指纹。采用指纹的最大优点是可以鉴别各个用户，方便IP的侵权跟踪。而最大的难点在于设计时要产生大量功能和技术指标相同、而具体实现具有独特性的IP，而且要有足够的抗共谋攻击能力。Lach等人提出一种IP指纹技术。它以解决方案的划分为基础，把一个最初的解决方案划分成很多部分，为每一部分提供几种不同的实现形式，通过各个部分实现形式的不同选择组合来生成一定数量的功能相同、结构不同的IP模块。 （3）数字水印技术（Watermarking）：作为知识产权保护技术最初被广泛地应用在多媒体领域，包括文本、图片以及音像制品的保护。在IC设计领域，数字水印作为一种不可见的、难以除掉的代码被永久地保存到设计中以到达IP保护目的。数字水印技术按照其实现的设计层面，可归纳为两大类：（a）前端过程设计方法：在不影响芯片设计功能的前提下，把数字水印作为一个约束输入条件连同一个“黑盒子”设计，经过一系列的设计流程最终得到嵌入数字水印的IC设计。（b）后端过程设计方法：在保证已有芯片设计的正常动作下，对其做一个微乎其微的、甚至可以忽略的改动以达到数字水印嵌入的目的。部分数字水印技术在芯片设计的前端或后端过程通过布局、布线或分区等方法嵌入数字水印约束。而另一部分数字水印技术则在芯片设计前端过程中嵌入一定数量的条件约束，在后端设计过程中逐渐删除多余的约束。第一种数字水印技术可能会产生一些对水印标识有用的多余硬件，这些多余硬件有时会产生不可预知的错误。第二种数字水印技术是利用有限的资源最小限度地去修改一个给定功能的设计已到达嵌入数字水印的目的。 当今，IP水印技术已在IP电路设计的各个抽象层次上做了探索性的研究，并取得了初步成果。但是，要将IP水印技术实际应用于可复用IP的产权保护工程， 还有很多技术难题亟待在下一步的研究工作中解决。 首先是要深入研究高性能低开销的IP水印方案。虽然物理级水印的研究方兴未艾，但从发展趋势看，高层水印嵌入方案的研究将成为重点。适当组合应用这些方案，采用分级水印的思想，结合IP 自顶而下的开发流程，在多个抽象层次上嵌入水印，可望获得较高的性价比。 其次是要研究算法公开后仍能保证安全性的IP水印方案。密码学的历史表明，企图靠掩盖密码算法以保护信息的方法往往是失败的。因此，密码学中有一个基本的Kerckhoffs假设，即秘密必须全寓于密钥中，而密码算法