[實用新型]一種安全芯片

有效

• 申請號: 201821354551.8
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN208848201U
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 丁仲;丁柯;張崇茜
• 申請（專利權）人: 北京芯愿景軟件技術有限公司
• 主分類號: G06F21/75
• 分類號: G06F21/75;G06F21/79;G06F21/57
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及一種安全芯片，包含第一中央處理單元(CPUS)和第二中央處理單元(CPU)，第一中央處理單元用于執行芯片引導程序，第二中央處理單元用于執行用戶程序，第一中央處理單元執行完成引導程序后，指示第二中央處理單元執行用戶程序，第二中央處理單元無法執行引導程序，以提高芯片安全。

技術領域

本發明涉及一種安全芯片，特別涉及一種包含有中央處理單元的芯片，更具體地涉及在芯片中配置多個CPU分別用于執行引導程序和用戶程序。

背景技術

應用于大多數場景下的單核CPU芯片，如MCU、DSP、FPGA芯片等。由于僅使用一個CPU完成芯片配置、芯片上電/復位引導、用戶代碼執行等功能，因此需要將CPU架構、指令系統、編程模型等信息公布給開發人員。

應用于特定場景下的雙/多核CPU芯片，通常分為兩類。第一類CPU芯片，主要面向復雜場景，需要在性能和功耗上尋求動態平衡，此類芯片內部集成2個不同性能的CPU，如使用ARM cortex M0+處理數據采集、整合及通訊等，使用ARM cortex M4處理運動傳感等復雜數學密集型算法。第二類，面向實時控制等高性能場景，此列芯片內部集成多個相同高性能CPU，如使用TMS320C28x實現低延時控制、浮點計算等。雖然使用了多個CPU，至少有一個CPU會同時執行用戶代碼和引導程序，因此相關信息仍然需要公布給開發人員。

上述兩種中央處理單元(Center Processor Unit，CPU)芯片及其他未描述的多數CPU芯片在啟動時，都會需要加載一段引導程序用于配置芯片初始化信息。這些初始化信息通常包括但不限于包括：配置芯片的時鐘頻率、設定電壓修調參數、配置IO信息等。其中，配置IO信息可用于配置專用引腳信息等，時鐘頻率可使芯片工作在特定頻率。初始化信息中包含的這些特殊信息是芯片正常工作的必要條件。由于芯片要用于二次開發，芯片公開的數據手冊中會將包含內部功能結構、指令系統信息，芯片攻擊者將上述這些信息、初始化信息與電路信息結合在一起，可以獲取芯片的漏洞，芯片攻擊者可以讀出芯片的特定信息或者使芯片進入非正常工作狀態，進而威脅芯片安全。

除上述類型的芯片外，多數CPU芯片，由于應用較廣，開發人員眾多等原因，仍需將芯片的CPU架構、指令系統、編程模型等信息公布給開發人員。芯片攻擊者通過對這些信息的深入分析及測試，往往可以發現的芯片漏洞實施篡改配置、并讀取用戶代碼，使得原開發人員設計的用戶程序、芯片設計廠商設計的引導程序等信息被竊取，破壞芯片安全。

發明內容

本發明在芯片中嵌入一個安全CPUS，此CPUS僅執行芯片引導程序，執行完畢后，系統切換給正常CPU控制，執行與用戶程序相關的功能。由于CPUS完成的功能不公開給開發人員，也不影響其進行正常的設計開發，因此包括與CPUS指令系統在內的相關信息不需要公開，底層硬件安全性大大提升。

由于此CPUS執行的功能單一，架構和指令系統可以不采用復雜的設計，因此不會給芯片增加過高的開銷。

為保證CPUS的安全性，CPUS和CPU采用不同的指令系統，以防止芯片攻擊者通過分析公開的CPU指令信息獲取CPUS的指令內容。

一種安全芯片，包含第一中央處理單元(CPUS)和第二中央處理單元(CPU)，所述第一中央處理單元用于執行芯片引導程序，所述第二中央處理單元用于執行用戶程序，所述第一中央處理單元執行完成引導程序后，指示第二中央處理單元執行用戶程序，第二中央處理單元無法執行引導程序。

所述第二中央處理單元無法訪問所述第一中央處理單元的電路。

所述第一中央處理單元與第二中央處理單元的指令系統不同。

所述芯片引導程序包括配置時鐘頻率、設置電壓修調參數、配置系統控制寄存器、配置調試模塊、配置外設模塊、配置IO、配置系統安全設置中的一項或多項功能。