Development Framework of VLSI Circuits and Systems Free from Hardware Trojans

无硬件木​​马的超大规模集成电路和系统开发框架

• 批准号: 22H04999
• 负责人: 永田 真
• 金额: $ 123.14万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-27 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22H04999/
• 关键词: 半導体集積回路; VLSI設計法; ハードウェアセキュリティ; ハードウェアトロージャン; 暗号化・復号; ハードウェアトロイ; VLSI; 暗号モジュール; ゼロ抑制型決定グラフ; 回路物理量; 電気的フィンガープリント; HT検証

本研究はセキュリティを脅かす不正な振る舞いを引き起こすハードウェアトロイ(HT)を検知・特定して回避するHTフリーVLSIシステム構築基盤の確立と実証を目指している．令和4年度の研究成果を以下にまとめる．(1) 「回路仕様とHDLコードを変換する形式記述の策定」に関して，フロントエンド設計において回路仕様および任意の論理回路記述（HDL記述）を取り扱う統一的な形式的記述の策定に向けて，ZDD（ゼロ抑制型決定グラフ）による定式化を候補手段として，回路仕様とHDL記述の形式記述への変換ソフトウェアのプロトタイプを構築し，同手段の適性を確認した．(2) 「HDLとGDSにおいて強い相関を示す回路物理量の抽出」に関して，VLSIチップの静的な特徴量であるトランジスタレベルの物理レイアウトデータ（GDSデータ），および動的な特徴量として回路の消費電流に基づく積分電荷量に着目し，多様な動作シナリオ（入力データ等）の摂動に対して高感度の応答特性が得られることを，シミュレーション及びVLSIチップの計測実験により確認した．(3) 「システムレベルでの電気的フィンガープリントの抽出」に関して，電子機器のデザインデータを用いて，HTが実装されていない状態における，電気的フィンガープリントをシミュレーションベースで抽出する手段を構築した．また，VLSIチップが実装される位置から電磁信号を励振し，そのレスポンスを時間・周波数領域で取得し，電気的なフィンガープリントを抽出する実験環境を構築した．(4)　「HTフリーVLSIシステム設計・検証フレームワークの構築」に関して，VLSIシステム設計段階におけるHT挿入パターンについて探索するとともに，研究代表者と研究分担者および国内外の研究協力者による共同研究推進体制を構築した．いずれも，HTフリーVLSIシステム構築基盤の基礎となる研究の取組と学術成果である．

This study is aimed at establishing and verifying the VLSI architecture base by identifying and avoiding HT (High Temperature). The research results of Ling and 4 years are as follows. (1)"Design of the formal description of circuit description and HDL circuit description" is related to the design of circuit description and arbitrary logic circuit description (HDL description). The design direction of uniform formal description is selected. The suitability of the same method is confirmed by the structure of the alternative method for describing the form of HDL. (2)"Extraction of loop physical quantities with strong correlation between HDL and GDS" is related to static characteristic quantities of VLSI, dynamic characteristic quantities of VLSI, consumption current of loop, basic integral charge, dynamic characteristic quantities of VLSI, dynamic characteristic quantities of VLSI The design and implementation of VLSI are confirmed. (3)"Electrical power supply and extraction" is related to the use of electronic equipment, HT is installed in the middle of the state, electrical power supply and extraction means to construct. The VLSI is installed at the position where the electromagnetic signal is excited, and the electromagnetic signal is obtained in the time and frequency domain. (4)"HT VLSI system design, verification and construction" related to VLSI system design stage, HT system design stage, HT system In the middle of the paper, HT, VLSI and other research methods are used to construct the base plate.

项目成果

Analog Techniques for Digital Security

用于数字安全的模拟技术

• DOI: 10.1109/mssc.2022.3219780
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEEE Solid-State Circuits Magazine
• 作者: Makoto Nagata;Noriyuki Miura;Takuji Miki
• 通讯作者: Takuji Miki

Supply Chain Security of IC Chips: Problems and Solutions for Authenticity under Threat

IC芯片供应链安全：真实性受到威胁的问题与解决方案

• DOI: 10.1587/essfr.16.2_93
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEICE ESS Fundamentals Review
• 作者: 林優一;本間尚文;永田真;永田真
• 通讯作者: 永田真

Echo TEMPEST: EM Information Leakage Induced by IEMI for Electronic Devices

Echo TEMPEST：IEMI 引发的电子设备电磁信息泄漏

• DOI: 10.1109/temc.2023.3252636
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility
• 影响因子: 2.1
• 作者: S. Kaji;D. Fujimoto;M. Kinugawa and Y. Hayashi
• 通讯作者: M. Kinugawa and Y. Hayashi

ハードウェアセキュリティを実現するEMC設計

硬件安全EMC设计

• 发表时间: 2023
• 期刊: 科学情報出版 月刊EMC
• 作者: 林優一;本間尚文;永田真
• 通讯作者: 永田真

ハードウェアサプライチェーンにおけるセキュリティ脅威と対策

硬件供应链安全威胁及对策

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuki Monta;Leonidas Kataselas;Ferenc Fodor;Takuji Miki;Alkis Hatzopoulos;Makoto Nagata;Erik Jan Marinissen;本間尚文;永田真;永田真;林優一
• 通讯作者: 林優一