为什么汽车行业需要可信的硅指纹
现代汽车正快速演进为智能物理 AI 平台。高级驾驶辅助系统（ADAS）、自动驾驶系统、智能座舱、机器人移动平台、电动汽车（EV）电源管理以及车联网（V2X）通信，越来越依赖 AI 模型在物理世界中进行感知、推理和行动。
在这些系统中，可信性不仅仅局限于保护软件和数据。每一个 AI 决策——从目标检测、路径规划到车辆控制——都依赖于执行工作负载的硬件平台是否真实可信。未经授权的硬件、假冒组件、受损的供应链或被盗凭证，都可能削弱整个 AI 系统的完整性。与此同时，安全关键系统中的一次硬件故障也可能带来危及生命的后果。
网络安全与功能安全这一双重挑战，已被两项里程碑式标准所规范：面向功能安全的 ISO 26262，以及面向汽车网络安全的 ISO/SAE 21434。随着 SoC 日益复杂，且设计人员从多个供应商采购组件，能够依赖预认证的硅级安全 IP 已不再只是便利选项，而是必要条件。
新思科技 Automotive PUF IP 正是为满足这一需求而推出——这是业界首个同时符合 ISO 26262/ASIL B 功能安全和 ISO/SAE 21434 网络安全标准的认证物理不可克隆函数（PUF）IP。该 IP 基于超过 15 年、已在全球超过 15 亿台设备中部署验证的 SRAM PUF 技术，为汽车应用提供硬件信任根。
为什么 SRAM PUF 是汽车领域理想的信任根
该 IP 的核心基于一个简单而精妙的原理：每个 SRAM 单元在上电时都会呈现不同的随机值，而该值取决于本地硅工艺差异。这实际上形成了一个独特且不可克隆的硅指纹，即物理不可克隆函数。基于这一指纹，可以派生出设备唯一的加密根密钥，而这些密钥从不会存储在非易失性存储器中。相反，它们会在每次需要时由 PUF 重新生成，并且只在芯片中短暂停留。由于密钥不会静态存储，即使攻击者能够物理接触芯片，也几乎无法克隆、提取或窃取密钥。
新思科技方法的根本差异在于其采用标准 SRAM——该资源在任何工艺技术初始发布时即可获得。该 IP 不受工艺节点限制：同一设计可适用于所有晶圆厂和工艺节点，无需针对每个节点进行调优，无需定制版图调整，也无需高成本的重新认证。而依赖定制模拟电路的其他 PUF 实现，则必须针对每个工艺节点进行调优和重新认证，从而增加时间、成本和重新流片风险。
对于需要在漫长产品生命周期中支持多个芯片变体的汽车 SoC 设计人员而言，这意味着更快的上市时间、更低的集成风险，以及显著的成本节省。
安全与网络安全：一体两面
在开发该 IP 的过程中，一个关键洞察是：功能安全与网络安全虽然从完全不同的角度进行分析，但在实现层面会在一定程度上趋同。功能安全关注的是：“当硬件发生故障时，设备是否仍能正确运行？”网络安全关注的是：“攻击者能否攻破设备的机密信息？”这两个问题的答案依赖于高度相似的机制。
在功能安全方面，新思科技 Automotive PUF 集成了冗余计算、先进的纠错机制以及存储器完整性检查。它会持续验证所有输入和关键内部逻辑，并以两个严重级别标记故障：可恢复错误（系统可继续运行）和关键错误（系统必须采取保护措施）。这使主机 SoC 能够获得所需信息，以判断车辆是否可以安全继续运行，或是否必须停车。
在网络安全方面，该 IP 包括侧信道防护、故障注入保护，以及覆盖所有数据路径的完整性保护。新思科技还进行了完整的威胁分析与风险评估（TARA），以识别并关闭潜在攻击路径，确保不存在后门，并确保密钥材料不会被攻击者访问。
这种协同效应非常显著：用于功能安全的冗余机制也能提升可用性，而可用性正是网络安全的核心要求之一；同时，用于网络安全的完整性保护也会直接增强故障检测能力。最终形成的是一个高效的单一 IP，可同时满足两项标准。
深入了解新思科技 Automotive PUF Premium：架构与特性
随着汽车逐渐走向软件定义，且 V2X 通信需要高频认证，绑定到每颗芯片的、以硬件为根基的强身份已经成为必需，而非可选项。
新思科技 Automotive PUF Premium 正是为提供这一基础而设计，将基于 SRAM 的身份生成与增强的功能安全及安全机制相结合。下方框图展示了该 IP 如何集成到 SoC 中，并与主处理器、DMA 引擎、系统存储器、NVM 和安全子系统相连接（图 1）。
图1：新思科技 Automotive PUF Premium IP——展示其集成到 SoC 中的高层级框图
主要特性包括：
符合汽车标准并通过认证：符合 ISO 26262（ASIL B 随机硬件故障、ASIL D 系统性故障）功能安全标准，以及 ISO/SAE 21434 网络安全标准。
256 位密钥熵：基于 SRAM PUF 派生高强度加密根密钥。
符合 NIST 标准的随机位生成器：按照 NIST SP 800-90 A/B/C 在芯片上生成随机数。
设备唯一密钥及密钥派生与封装：可创建、封装并安全存储无限数量的密钥，即使存储在未受保护的 NVM 中也同样安全。
芯片内注册：芯片在内部生成自身根密钥，无需外部密钥注入，从而简化制造流程并提升供应链安全性。
安全密钥输出：通过专用硬件路径，将派生密钥受控地传输至其他加密模块。
PUF 监控与内建自测试（逻辑 BIST）：提供健康监控和自诊断能力，确保现场应用可靠性。
硬件上下文输入：支持生命周期管理，实现从制造到生命周期终止的安全状态转换。
定制化硬件个性化：可根据特定应用需求进行可配置的个性化设置。
安全防护措施：针对侧信道攻击、故障注入和逆向工程提供先进保护。
新思科技 Automotive PUF Premium 配套提供一整套全面的功能安全与网络安全交付物，可简化集成并加速认证流程：
ISO 26262 功能安全：质量手册、DFMEA、FMEDA、安全手册、DFA、安全案例报告、ISO 26262 评估报告
ISO/SAE 21434 网络安全：接口报告、安全风险分析报告、网络安全案例报告、评估报告、IP-SIRT 服务
保障汽车全生命周期安全
基于 PUF 的信任根，其价值贯穿汽车生命周期的每一个阶段。在制造环节，PUF 无需从外部系统注入敏感根密钥——芯片会在内部生成自身独有的密钥，从而避免安全配置基础设施所带来的复杂性和成本。
在实际运行阶段，PUF 支持面向 V2X 通信的强设备认证、安全启动（在执行前验证固件完整性），以及加密数据绑定，确保敏感信息只能在其创建时对应的特定芯片上访问。对于如今已成为网联汽车标配的空中下载（OTA）更新，PUF 可提供加密锚点，确保更新真实可信且未被篡改。
久经考验，堪当重任
汽车环境严苛无比，而新思科技 SRAM PUF 技术正是为应对这类环境而打造。该技术已在 −40°C 至 150°C 的温度范围、极端电压条件以及数十年加速硅老化测试中完成了广泛表征。先进的纠错、数据去偏和抗老化算法，可确保 PUF 值在整个产品生命周期内保持高度稳定。其可靠性不仅有同行评审研究作为支撑，也已在超过 15 亿台已部署设备中得到验证。
新思科技 Automotive PUF 以单一、认证 IP 满足严格的功能安全与网络安全要求。它久经考验，建立在超过二十年的 SRAM PUF 研究基础之上，由公认的全球领先专家持续推动——这些环境对错误的容忍度几乎为零。同样经过验证的基础，也可自然延伸至相邻的关键任务市场，例如需要功能安全的工业机器人，以及患者安全依赖于设备完整性的医疗设备。
树立汽车硅安全的新标杆
随着汽车行业加速迈向自动驾驶、电动化和全面互联，每一个硅组件的安全性与功能安全都不容妥协。新思科技 Automotive PUF Premium IP 是首个在单一、成熟 PUF IP 中同时实现 ISO 26262/ASIL B 功能安全和 ISO/SAE 21434 网络安全合规的解决方案。该 IP 基于已在超过 15 亿台设备中部署的 SRAM PUF 技术，并获得 PSA Certified Level 3、SESIP Level 3、CC EAL6+ 以及 FIPS 140-3 readiness 等业界高等级认证支持。
对于汽车 SoC 设计人员而言，这意味着一条更快速、风险更低的合规路径——其信任根可在任何晶圆厂和工艺节点中无缝集成，无需针对不同工艺进行调优，并已在全球最极端的运行条件下经受了充分考验。
