引言

SSD作為存儲海量數據的主要載體，保存涉密信息變得越來越普遍，其安全性與可靠性勢必會影響到社會各領域的方方面面[1]。為了防止數據被非法訪問，設計有加密和安全認證功能的SSD是市場發展的必然趨勢。

SSD的三大技術核心包括主控芯片、閃存和固件，可以通過編寫硬件描述語言在主控芯片中集成芯片安全模塊。相比于軟件加解密，不會產生額外的系統性能消耗，還會極大地提高加解密速度，甚至可以提供多重數據安全保護機制[1]。但是通過硬件設計的加解密功能，實現起來更加復雜、難度大，成本的消耗也很難以估量，且通用性很差。芯片集成的功能越來越多，不同模塊之間的數據交互錯綜復雜。這就造成了芯片首次流片的成功率很低。因此，在芯片設計中，對整個開發團隊提出了更高的要求。

對于大數據量的加解密處理，對稱加解密國密算法SM4憑借更快的運行速度和較少的資源消耗被廣泛應用。當前，市場上知名的SSD主控芯片設計廠商，比如英韌科技、紫光得瑞、華瀾微、得一微電子、憶芯科技、合肥大唐存儲、大普微等公司，其多款主控芯片采用了包括國密標準SM4算法在內的數據加密和保護機制[2-8]。但是有極少的芯片可以通過國密認證。芯片自身物理、邏輯容易受到外部環境的影響，對芯片中算法的正常運行產生影響，使敏感數據遭受破壞。

因此本文介紹了一種滿足《安全芯片密碼檢測準則》二級要求的SM4加解密方案，提高密碼算法保護強度，增強芯片對抗攻擊的能力。為了發現硬件設計的缺陷，介紹了如何使用UVM搭建驗證平臺，配合電子設計自動化(Electronic Design Automation, EDA)仿真工具，使硬件設計滿足設計規范，邏輯功能正確，達到了流片標準。

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作者信息：

李書勇1，2，林靖杰2

（1.青島理工大學 信息與控制工程學院，山東 青島 266520；2.成都芯盛集成電路有限公司，四川 成都 610041）