AI芯片安全与可靠性设计

📚 共计 30 章节
01
AI芯片安全威胁全景
侧信道攻击、故障注入攻击、硬件木马、IP盗用与逆向工程
威胁建模硬件木马
02
物理不可克隆函数(PUF)基础
PUF原理、分类(仲裁器/环形振荡器/SRAM)及AI芯片应用
PUF硬件安全
03
真随机数发生器(TRNG)设计
TRNG原理、基于振荡器/混沌的TRNG、安全协议应用
随机数熵源
04
安全加密引擎
AES硬件加速器、RSA/ECC协处理器、国密SM2/SM3/SM4
加密国密
05
侧信道攻击与防护
SPA/DPA、电磁攻击、掩码/隐藏技术、抗攻击S-Box
侧信道掩码
06
故障注入攻击与防护
时钟/电压毛刺、激光注入、EDAC、DMR/TMR
故障注入冗余
07
硬件信任根(RoT)
信任链、安全启动、固件更新、JTAG锁定
信任根安全启动
08
安全内存与存储
加密内存控制器、Merkle树、防篡改存储、OTP
内存加密OTP
09
安全总线与互连
AXI安全扩展、NoC隔离、地址保护、ACL
总线安全NoC
10
隔离与虚拟化
ARM TrustZone、RISC-V PMP、多域隔离、安全监控器
隔离TrustZone
11
AI模型安全
模型窃取/逆向/投毒、对抗攻击、差分隐私训练
模型安全对抗
12
可信执行环境(TEE)
TrustZone AI推理、RISC-V Keystone、Intel SGX/TDX、AMD SEV
TEE机密计算
13
同态加密与安全计算
FHE硬件加速、MPC、联邦学习硬件支持
同态加密联邦学习
14
零知识证明(ZKP)硬件加速
zk-SNARKs/STARKs、椭圆曲线配对、Merkle树硬件
ZKP加速器
15
可靠性基础
故障模型、软错误(SEU/SET)、老化效应(NBTI/HCI/EM)
可靠性老化
16
错误检测与纠正码(ECC)
汉明码、BCH、Reed-Solomon、LDPC、CRC
ECC纠错码
17
冗余设计技术
硬件冗余(DMR/TMR)、信息冗余、时间冗余、N版本编程
冗余容错
18
自测试与自修复
BIST、BISR、可重构阵列、备用行/列替换
自测试自修复
19
时序分析与时序容错
建立/保持时间、时序裕量、自适应时钟、Razor Flip-Flop
时序弹性
20
电源完整性
IR压降、PDN设计、去耦电容、DVFS
电源PDN
21
热管理
热模型、传感器布局、DTM、热节流、主动/被动散热
热管理DTM
22
工艺偏差与良率
工艺角(TT/SS/FF)、OCV、SSTA、自适应体偏置(ABB)
工艺偏差良率
23
老化预测与缓解
老化传感器(RO/延迟链)、补偿、任务调度优化
老化预测
24
功能安全标准
ISO 26262、IEC 61508、DO-254、ASIL/SIL
功能安全标准
25
安全标准与认证
CC认证、FIPS 140-3、PCI DSS、国密标准
安全认证合规
26
安全生命周期管理
安全需求、威胁建模(STRIDE/DREAD)、设计评审、验证测试
生命周期威胁建模
27
安全验证方法学
形式化验证、安全属性检查、模糊测试、渗透测试
验证形式化
28
安全监控与响应
HPC监控、异常行为检测、IDS、安全事件响应
监控入侵检测
29
后量子密码学(PQC)硬件
格密码(Kyber/Dilithium)、哈希签名(SPHINCS+)、PQC-AI融合
后量子PQC
30
综合案例:AI芯片安全与可靠性设计
自动驾驶AI芯片安全架构、边缘AI可靠性、云端AI安全方案
案例自动驾驶