倍帝斯科技（深圳）有限公司

“安全是一个比较特殊的领域，中国有中国的标准、算法，美国有美国的，欧洲有欧洲的。对于芯片厂商而言，在布局安全IP的时候非常敏感，需要考虑是否是中国本土研发的。‘山海’S20F所有的开发全是由中国工程师在中国完成的，所以将它称之为本土创新，是非常符合的，这也是我和同事们非常骄傲的一点。”日前，安谋科技产品研发副总裁刘浩在“山海”S20F SPU（安全处理器）发布会上如是说。

“山海”S20F是什么？

简而言之，“山海”S20F是既满足EVITA HSM规范又支持功能安全能力的信息安全产品，其HSM（硬件安全模块）负责对外输出整体的信息安全能力，该子系统会嵌入在包括SoC、高性能的MCU的车载芯片中，最终组成一个完整的AP或处理器。

安谋科技安全产品架构师、高级技术总监吕达夫说道，HSM和TEE不同，TEE是Trusted Execution Environment，它是架构在Arm TrustZone的可执行环境，通过类似于虚拟化形态，由一颗CPU虚拟化成两个运行环境，其中一个环境是TEE，一个环境叫REE。严格意义上讲，它并不是一个物理隔离的状态。HSM则是一个更加物理化，物理隔离的子系统，具有自己的CPU、总线和Memory，这是支持安全可信根中最核心的部分。

安谋科技安全产品总监耿建华介绍道，作为子系统的“山海”S20F，内部包括独立的CPU、独立的存储等辅助元件，同时也拥有加密引擎，因此它是一款符合功能安全标准的信息安全IP。目前，“山海”S20F已经具有功能安全的能力，得到了行业内要求最严格实验室exida颁发的ISO26262:2018功能安全证书。

但其并不是一个传统的硬件IP，而是一个包括硬件、软件、云端服务三位一体的全栈安全解决方案。

在硬件方面，“山海”S20F可按需灵活集成的CPU包括Arm® Cortex®-M55、Cortex-R52 CPU、以及安谋科技自研的“星辰”STAR-MC2 CPU，此外还支持客户的其他选择。CPU使用了双核锁步（dual core lockstep）技术，可以达到ASIL D功能安全要求。而在加密引擎方面， 采用了TrustEngine-800的引擎。Mailbox则作为HSM内部子系统的对外控制模块。存储上包括了BootROM和SRAM，外围是Watchdog等组件，且所有相应的硬件都具备安全机制。

吕达夫介绍道，HSM内部最关键的部分是加密引擎TrustEngine-800，内部代号为“追风”（取名自秦始皇的第一匹马）。该引擎主要实现加解密算法，不但实现支持国密SM2、SM3、SM4，同时支持国际通用加解密算法，支持多路并行使用，另外，也支持OTP（One time Programming）和TRNG真随机数生成（True Random number generator）。该引擎为64位寻址，支持64位主流CPU。吕达夫强调，该引擎支持可配置，从而可以灵活使用或关闭各类模块。

除了上述硬件方面的内容之外，“山海”S20F还提供了丰富的软件功能，包括HSM内部启动、运行的固件以及外部的软件栈。同时，为了提高HSM的硬件功能安全能力，还提供了软件测试库。软件测试库会为硬件提供周期性的诊断，如果发现错误，有能力向上汇报，并交给上层逻辑来进一步的处理。该软件测试库覆盖了所有算法，包括对称、非对称和摘要。另外值得注意的是，软件测试库是架构中立的，因此可以满足客户对HSM CPU的不同选择。

而在云端服务方面，则以微服务的形式提供，帮助合作伙伴通过云端把关键的密钥信息安全地部署到HSM内部。

吕达夫表示，“山海”S20F充分考虑了同Arm IP的协同效应，可以同时支持Arm TrustZone的安全体系、Arm的虚拟化体系、以及汽车通用的异构架构功能安全岛（Safety Island），所有可执行环境都可以使用“山海”S20F的信息安全能力。

同时，安谋科技提供了针对“山海”S20F完整的功能安全包，提供了两份关键报告，分别是FMEDA（失效模式影响与诊断分析报告）和DFA（相关故障分析报告）。“这个功能安全包看上去只是几篇文档加上一段代码，其实背后凝结了我们研发小伙伴夜以继日的工作。”吕达夫强调道。

另外，吕达夫也表示在整个“山海”S20F的设计、实现、验证过程都关注功能安全机制，并遵循ISO26262的流程管理要求，以及TSC、ER等工程规范，从而实现系统级ASIL D的能力。

"山海"S20F 功能安全证书颁发仪式

为什么瞄准汽车市场？

耿建华表示，从传统汽车到智能汽车转变的过程中，有越来越多的信息安全诉求，包括安全连接、身份认证、数据的加密存储与传输、FOTA、数字版权管理、V2X等等诸多场景。但这需要稳定、可靠的功能安全保证，不能因为需要信息安全能力的时候才发现出现了故障。因此“山海”S20F非常强调功能安全特性，以保证其高可靠性，同时这也是安谋科技把功能安全和信息安全进行融合后的创新产品。

对于汽车电子来说，功能安全非常重要，是保护人身、设备、车机安全的基础。目前安全芯片的实现方式主要有两种，分别为集成式和离散式。其中集成式方案不需要与外部设备协同，直接在内部完成数据的访问以及加解密等相关的工作，因此性能表现远高于外部的离散器件，另外也没有暴露接口，可以有效抵御物理攻击。随着车规级芯片的性能越来越高，集中式的HSM需求将变得更多。

吕达夫表示，汽车芯片对于功能安全等级要求不一样，比如智能座舱只需要ASIL B，而在自动驾驶、网关、域控等应用中需要ASIL D，因此需要可灵活配置的安全系统。

刘浩则表示，目前汽车电子创新势头非常猛，但因为尚处于早期阶段，因此呈现出很多碎片化特点，需要更多通用、标准化、平台式的工作，这也是“山海”S20F的逻辑，即通过一整套方案帮助客户解决信息安全标准化的问题。

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