芯片设计

随着物联网设备的普及和应用场景的不断扩展，连接和算力的需求也呈现出明显的增长趋势。根据行业研究，到2025年，全球物联网设备连接数量将达270亿1，这将带来海量的数据流量和处理需求。同时，随着人工智能、大数据和边缘计算等技术的快速发展，对高效的算力支持的需求也日益增长。高性能的计算能力和可靠的连接性成为实现物联网设备智能化、数据处理和决策支持的基础。不论是交通、工业、医疗、金融领域，泛物联网终端都在扮演无可替代的角色，通过人与人、人与物、物与物的连接，构建起互通互联的数字世界。借助云计算、人工智能等先进技术，能够对泛物联网终端采集到得大量工业数据进行智能分析和处理，这不仅让工业生产更智能，还将助力传统工业向数字化、智能化转型。作为世界领先的平台型芯片设计企业，紫光展锐积极携手产业伙伴，共建未来产业生态，为产业和社会创造价值，用科技之光照亮幸福生活。

近年来，因信息安全导致的电力事故频发，对电力工业提出严峻挑战。密码芯片具有安全等级高、运行效率快、规模化应用成本低等优点，是保障电力工业信息安全的主流选择。目前，侧信道防护技术尚未成熟，嵌入式 CPU 内核的前沿设计技术和知识产权受制于人的现状没有根本改善，现有密码芯片在数据通信速率、加解密速度和安全等级等方面，与高速应用需求（如服务器、密码机、视频监控）之间还有较大差距。因此，研发自主可控的系列密码芯片产品，提升电力系统信息安全防护水平，对于保障电力工业乃至整个工控领域信息安全意义重大。 本项目深入研究了国产安全算法、侧信道泄漏定位与防护添加、嵌入式安全 CPU、芯片架构设计、电力工业领域密码芯片应用等关键技术，研制了基于国产算法和自主嵌入式 CPU 的系列密码芯片，取得了一系列突破创新：1）创建真随机数熵模型，设计出高速稳定的数字真随机数发生器，面向分组密码提出一种基于真随机数的高阶掩码防护设计方法，保证了高速算法的理论和实际安全性；2）发明了一种针对密码芯片组合逻辑的搜索算法，开发了芯片侧信道泄漏定位与自动化防护添加系统，填补了 glitch（毛刺）检测与防护研究领域的技术空白；3）提出一种安全 CPU 微架构设计方案，开发了具有自主知识产权的嵌入式安全 CPU 内核，可有效抵抗故障注入攻击；4）提出了一种基于三级总线的 SoC 芯片架构和一种高基算法核设计方法，密码算法性能达到 Gbps 量级；5）提出了一套涵盖终端本体安全、主站端安全、密钥管理体系建设等方面的密码芯片应用方案，实现了密码芯片在电力行业的亿级规模化应用。 项目成果已通过权威机构检测认证，各项性能指标合格。申请发明专利 13 项（授权 9 项），授权实用新型专利 2 项，集成电路布图 1 项，发表论文 7 篇（SCI2 篇、EI 及中文核心 5 篇）。项目成果已在全国 20 余个省市推广应用，并在智慧城市、环保、安防等领域实现试点应用，安全稳定运行超过三年。近三年累计销售各类安全芯片超 2 亿颗，新增销售额 22.54 亿元，利润 4.44亿元。项目成果经中国电机工程学会鉴定，整体技术水平国际先进，部分技术达到国际领先水平。项目相关技术及产品具有普适性，不仅可以用于电力领域，还可面向燃气、供水、银行、交通、邮政、电子商务、移动通信等众多业务领域提供技术及产品支撑。项目曾获国家电网有限公司科技进步一等奖、国网信息通信产业集团有限公司科技进步一等奖、第十三届“中国芯”评选优秀潜质产品奖。

日前从合肥本源量子计算科技有限责任公司获悉，首个国产量子芯片设计工业软件本源坤元于4月30日正式发布，填补我国在此领域的空白。

本成果依托“基于国产密码的用电计量信息安全关键技术研究及产业化”、“智能计量体系国家商用密码产品全流程自主可控生产检测平台建设”等南方电网公司重点科技研发项目，针对数字电网配用电信息安全的特点和难点，产学研用协同攻关，提出了基于国产密码的“可靠可控、精准保护”技术路线，设计了“分层保护、身份认证、加密传输、MAC验证”的安全策略，经过多年攻关，在密码体系设计、密码生态建设、密码产品研制、密码生产检测平台及质量检测体系构建等方面取得了一系列重大创新成果。本成果为我国公共事业领域及智慧城市配电网信息安全防护体系建设提出了系统的解决方案，是国产密码产品首次在南方电网五省区配用电量领域大规模产业化应用的典范，实现了系列核心密码装备的自主可控，保障了南方五省两市配用电基础设施安全，响应了国家信息安全战略及商用密码管理相关政策，带动了电力系统、密码学及信息安全学科的交叉融合发展，加快了电力系统、信息安全及稀缺芯片设计人才的培养，促进了智慧城市信息安全保障体系建设，对推动能源互联网的构建及智慧城市的建设发展有重要意义。本项目的研究成果也可扩充到其他涉及到信息安全公共事业领域，以提升我国的整体信息安全水平。