芯片安全签核时代来临，但标准或许还不够

人工智能、后量子密码学、Chiplet架构以及定制化芯片正在重塑整个安全威胁格局，半导体行业正面临一个核心难题：如何在日益复杂的芯片与系统中定义、验证并完成安全签核？半导体工程媒体就这一议题与来自Arteris、Cadence、Keysight EDA、Rambus、Siemens EDA、Synaptics及Synopsys的多位技术专家展开了深度圆桌讨论。以下为讨论摘要。

AI对后量子密码学的影响

Rambus的Best提到，Anthropic旗下的Claude模型运行了一套名为CryptanalysisBench的加密分析工具，对后量子密码算法候选方案Hawk以及简化轮次的AES进行了攻击测试，结果显示某些算法的实际密钥强度比公认水平低了数百倍。他指出，大型前沿模型正在成为密码分析的"力量倍增器"。不过，他也强调，目前尚无任何证据表明格密码学（lattice cryptography）会因此被攻破——而格密码正是当前主流后量子标准的基础。Cloudflare的监测数据显示，目前约70%的HTTPS流量已采用基于格密码的新协议，年初这一比例仅为30%。

Synaptics的Arora补充说，后量子算法尚未经过长期验证，相关实现要求也发生了根本性变化——例如运行时密钥生成、严禁密钥复用等，这些都给整体安全模型带来了新的挑战。安全的强度取决于最薄弱的一环。

Synopsys的Hinkel则指出，算法本身往往并非弱点所在，问题更多出在实现层面——有缺陷的实现可能泄露信息，进而为攻击者提供下一步突破口。他强调，安全签核必将成为必要环节，就像功耗、时序等其他设计指标的签核一样。

安全签核：务实比理想更重要

Arteris的Siwinski认为，安全签核的时代必将到来，但目前仍处于碎片化阶段。他强调，解决方案必须具备实用性，要在现有设计与验证工作流程的基础上构建，而非推倒重来，将安全视为覆盖率验证的一个延伸维度是一个可行的切入点。

Siemens EDA的Giles指出，安全工作不能被孤立对待，芯片安全与系统安全之间的边界十分模糊——优秀的芯片安全不一定能换来系统级的安全，而糟糕的芯片安全则几乎注定无法构建出安全的系统。他认为，理想状态是将安全整合进整个设计流程，但如何在市场压力下落地执行，目前仍无清晰答案。

Hinkel进一步指出，现有安全标准大多停留在系统顶层，缺乏从底层硬件到顶层规范的端到端完整路径，各层之间的责任归属模糊，是当前最突出的结构性缺口。

Caliptra、异构系统与标准碎片化

Best介绍了微软推动的Caliptra方案：凡是接入微软数据中心的设备，必须通过Caliptra认证，即需实现具备固件认证与证明能力的信任根，并能对系统内所有固件签署证明报告。这一做法本质上是将一种具体实现方式确立为事实标准。

然而，Siwinski指出，随着Chiplet与异构系统的普及，芯片设计正走向分散化而非集中化，这使得安全边界的界定愈加困难。

Keysight的Petr则点明了另一重现实困境：当前各大数据中心运营商争相自研TPU、MPU、GPU等AI加速芯片，并构建专有互联架构，并不遵循统一标准。与此同时，模拟技术概念不断被引入原本纯数字的领域，进一步加剧了标准碎片化。他表示，"统一标准"目前更像是一种理想，而非现实。

Hinkel最后以Spectre和Meltdown漏洞为例，警示行业：当性能优化压过安全审查，架构层面的漏洞便会埋下隐患。他表示，正确的做法应是在规范阶段就将安全前置，而非在实现完成后再亡羊补牢。

Q&A

Q1：AI对后量子密码学（PQC）的安全性究竟有多大威胁？

A：目前AI（尤其是大型前沿模型）在密码分析领域正成为"力量倍增器"，能够发现此前未被注意到的算法弱点。Anthropic的Claude模型已通过CryptanalysisBench工具证明，某些算法的实际密钥强度远低于公认水平。但目前尚无证据表明当前主流后量子标准所依赖的格密码学会因此被攻破。真正的风险更多来自算法的具体实现层面，而非算法本身。

Q2：芯片安全签核为什么还没有成为行业标准？

A：目前芯片安全签核仍处于碎片化状态，主要原因有三：一是安全工作横跨硬件、固件、软件等多个层级，责任归属不清；二是现有标准大多停留在系统顶层，缺乏从底层芯片到顶层规范的完整实施路径；三是市场压力导致各公司倾向于快速推进，安全往往被后置。专家普遍认为，安全签核必将到来，但需要务实、分层推进，而非一步到位。

Q3：Caliptra方案是什么？它能解决芯片安全问题吗？

A：Caliptra是由微软主导推动的芯片信任根认证规范，要求接入其数据中心的设备必须实现具备固件认证与证明能力的硬件信任根，并能对所有固件签署证明报告。它本质上是将一种具体实现确立为事实标准，是目前较为系统的安全基线尝试之一。但专家指出，随着Chiplet与异构集成的普及，安全边界愈加模糊，Caliptra更多解决的是数据中心场景下的入场门槛问题，并不能覆盖整个芯片与系统安全链条。