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一、芯片
芯片其實就是一塊高度集成的電路板,又叫IC。集成電路實體往往要以芯片的形式存在,依托芯片來發(fā)揮它的作用。它是電子設(shè)備中最重要的部分,承擔(dān)著完成運算,處理任務(wù)和控制存儲的功能。電腦、手機、電視和各種智能電子產(chǎn)品都都離不開芯片。
就像汽車之發(fā)動機,汽車性能的好壞主要看發(fā)動機。比如說電腦的CPU(中央處理器)其實也是一塊芯片,它是一臺電腦的運算核心和控制核心。
你看別人玩電腦游戲時溜溜的要飛,而你的電腦一上手就死機,恨不得砸了它,都是因為你的電腦CPU太“low”。手機運行速度的快慢也取決于它的CPU,平均每兩年就要換一部手機,就是為了體驗它騰飛的速度。
芯片內(nèi)部都是半導(dǎo)體材料。里面的電容,電阻,二極管,三極管都是用半導(dǎo)體做出來的。半導(dǎo)體是導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,導(dǎo)電性可受控制的材料。高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料。芯片的原材主要是高純的單晶硅。
二、芯片分類
這么多芯片,有沒有什么系統(tǒng)的分類方式呢?其實芯片的分類方式有很多種:
1、按照處理信號方式可以分成:模擬芯片、數(shù)字芯片
信號分為模擬信號和數(shù)字信號,數(shù)字芯片就是處理數(shù)字信號的,比如CPU、邏輯電路等;模擬芯片是處理模擬信號的,比如運算放大器、線性穩(wěn)壓器、基準(zhǔn)電壓源等。
如今的芯片大多數(shù)都同時具有數(shù)字和模擬,一塊芯片到底歸屬為哪類產(chǎn)品是沒有絕對標(biāo)準(zhǔn)的,通常會根據(jù)芯片的核心功能來區(qū)分。
2、按照應(yīng)用場景可以分:航天級芯片、車規(guī)級芯片、工業(yè)級芯片、商業(yè)級芯片
芯片可以用于航天、汽車、工業(yè)、消費不同的領(lǐng)域,之所以這么分是因為這些領(lǐng)域?qū)τ谛酒男阅芤蟛灰粯?,比如溫度范圍、精度、連續(xù)無故障運行時間(壽命)等。舉個例子:
工業(yè)級芯片比商業(yè)級芯片的溫度范圍要更寬,航天級芯片的性能最好,同時價格也最貴。
3、按照使用功能可以分:GPU、CPU、FPGA、DSP、ASIC、SoC......
剛剛說的觸控芯片、存儲芯片、藍牙芯片......就是依據(jù)使用功能來分類的。還有企業(yè)經(jīng)常說的“我司的主營業(yè)務(wù)是 CPU芯片/WIFI芯片”,也從功能角度來分的。
4、按照集成度可以分:小規(guī)模集成電路(SSI)、中規(guī)模集成電路(MSI)、大規(guī)模集成電路(LSI)、超大規(guī)模集成電路(VLSI)
集成度就是要看芯片上集成的元器件個數(shù)?,F(xiàn)在智能手機里的芯片基本都是特大規(guī)模集成電路了,里面集合了數(shù)以億計的元器件。
其實這屬于早期來表述芯片集成度的方式,后來在發(fā)展過程中就以特征線寬(設(shè)計基準(zhǔn))的尺寸來表述,比如微米、納米。也可以理解為我們現(xiàn)在所常說的工藝制程。
5、按照工藝制程可以分:5nm芯片、7nm芯片、14nm芯片、28nm芯片......
這里的nm其實就是指CMOS器件的柵長,也可以理解成最小布線寬度或者最小加工尺寸。
放眼全球,目前比較先進的制程就是臺積電和三星的3nm,但是目前良率并不高(三星3nm良率僅有10-20%)。國內(nèi)最先進的制程是中芯國際的14nm。
三、芯片解密方法
芯片解密常有方法:
1、軟件攻擊的方法
該技術(shù)通常使用處理器通信接口并利用協(xié)議、加密算法或這些算法中的安全漏洞來進行攻擊。
2、FIB恢復(fù)加密熔絲的方法
這種方法適用于很多的具有熔絲加密的芯片,最具有代表性的芯片就是ti的msp430解密的方法,因為MSP430加密的時候要燒熔絲,那么只要能將熔絲恢復(fù)上,那就變成了不加密的芯片了。
3、電子探測攻擊的方法
該技術(shù)通常以高時間分辨率來監(jiān)控處理器在正常操作時所有電源和接口連接的模擬特性,并通過監(jiān)控它的電磁輻射特性來實施攻擊。
4、紫外線攻擊的方法
紫外線攻擊也稱為UV攻擊方法,就是利用紫外線照射芯片,讓加密的芯片變成了不加密的芯片,然后用編程器直接讀出程序。
5、過錯產(chǎn)生技術(shù)的方法
該技術(shù)使用異常工作條件來使處理器出錯,然后提供額外的訪問來進行攻擊。使用最廣泛的過錯產(chǎn)生攻擊手段包括電壓沖擊和時鐘沖擊。
6、探針技術(shù)的方法
該技術(shù)是直接暴露芯片內(nèi)部連線,然后觀察、操控、干擾單片機以達到攻擊目的。
7、修改加密線路的方法
目前市場上的CPLD以及DSP芯片設(shè)計復(fù)雜,加密性能要高,采用上述方法是很難做到解密的,那么就需要對芯片結(jié)構(gòu)作前面的分析,然后找到加密電路,然后利用芯片線路修改的設(shè)備將芯片的線路做一些修改,讓加密電路失效,讓加密的DSP或CPLD變成了不加密的芯片從而可以讀出代碼。
8、利用芯片漏洞的方法
很多芯片在設(shè)計的時候有加密的漏洞,這類芯片就可以利用漏洞來攻擊芯片讀出存儲器里的代碼。
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