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作者:
Anne-Lise RIBOTTA - ENSM.SE
對(duì)微電子工業(yè)來說，開發(fā)最先進(jìn)的工具和技術(shù)來確保其產(chǎn)品達(dá)到最高的安全級(jí)別是極其重要的。在電子產(chǎn)品及元件中采用安全芯片為該行業(yè)的研究人員帶來了許多可能性；然而隨著新安全技術(shù)的問世，研究人員必須開發(fā)出新的方法來防止黑客攻擊。業(yè)內(nèi)專家面臨的挑戰(zhàn)是預(yù)測(cè)潛在的安全威脅，并掌握黑客可能使用的技術(shù)，從而提前制定最佳的應(yīng)對(duì)措施。
Micro-PackS 技術(shù)聯(lián)盟位于法國(guó)戈?duì)柕なグ诎驳V業(yè)學(xué)校的普羅旺斯微電子中心，是法國(guó)首個(gè)國(guó)家級(jí)研發(fā)機(jī)構(gòu)，專注于解決微技術(shù)組裝和安全問題。該機(jī)構(gòu)的安全特性實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了多個(gè)測(cè)試臺(tái)，采用不同的方法來記述芯片板和手機(jī)等系統(tǒng)的安全特性。
該實(shí)驗(yàn)室主要開發(fā)微封裝、通訊物件、安全性等周邊物品，且可將實(shí)驗(yàn)設(shè)備共享給大中小型企業(yè)和大學(xué)科研人員。當(dāng)?shù)氐腃EA-Léti/ENSM.SE-CMP團(tuán)隊(duì)STMicroelectronics 在Gemalto等公司的協(xié)助下為建立和維護(hù)實(shí)驗(yàn)室做出了積極貢獻(xiàn)。
復(fù)雜的自動(dòng)化平臺(tái)
實(shí)驗(yàn)室的作用是為用戶提供所需的設(shè)備、方法來實(shí)現(xiàn)以下目的：
- 增加對(duì)容易導(dǎo)致黑客攻擊的物理現(xiàn)象的了解
- 在整個(gè)開發(fā)過程中評(píng)估應(yīng)對(duì)措施的效率
- 在進(jìn)行認(rèn)證之前記述產(chǎn)品特性并提高產(chǎn)品安全性
- 預(yù)測(cè)未來可能的攻擊情況，特別是特定信息提取技術(shù)的攻擊
該實(shí)驗(yàn)室?guī)椭娮又圃焐炭焖儆浭霭踩M件的特性，為中小型企業(yè)提供高性能的設(shè)備，并使得研究人員有機(jī)會(huì)提高他們的安全知識(shí)。
該實(shí)驗(yàn)室配有5個(gè)測(cè)試臺(tái)，包括激光、參數(shù)測(cè)試、電磁場(chǎng)、消費(fèi)電子產(chǎn)品平臺(tái)與非接觸式系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)[標(biāo)簽和近場(chǎng)通信技術(shù)(NFC)物品]。非接觸式系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)由NI用于射頻調(diào)制的產(chǎn)品構(gòu)成， 包括NI PXI-5600上變頻器、 PXI-5610下變頻器，該測(cè)試臺(tái)也包括實(shí)時(shí)信號(hào)處理產(chǎn)品，如由LabVIEW FPGA模塊控制的NI PCI-5640R現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)控制卡。
每個(gè)測(cè)試臺(tái)都建立在用于驅(qū)動(dòng)特性描述設(shè)備的計(jì)算裝置上，測(cè)試臺(tái)組件包含示波器、發(fā)生器（激光、電子或電磁脈沖）以及用于定位與待測(cè)系統(tǒng)匹配的對(duì)象和閱讀器的X-Y表格。該裝置通過負(fù)責(zé)時(shí)間控制的FPGA模塊實(shí)現(xiàn)同步。測(cè)試臺(tái)組件之間通過RS232、 GPIB、 PXI或以太網(wǎng)等數(shù)字總線（具體依設(shè)備不同而定）實(shí)現(xiàn)對(duì)話。
我們面臨的挑戰(zhàn)是實(shí)現(xiàn)這些測(cè)試平臺(tái)的自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化，使所有實(shí)驗(yàn)室使用者僅需少許的培訓(xùn)便可高效快速地了解產(chǎn)品的特性。這就需要開發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)能夠輕松集成所有測(cè)試設(shè)備的解決方案。
該團(tuán)隊(duì)著手開發(fā)了一個(gè)適用于所有總線的可擴(kuò)展軟件架構(gòu)。我們希望能夠靈活地為實(shí)驗(yàn)室添加軟件和硬件組件，同時(shí)確保維護(hù)的方便性。此外，該解決方案必須能隨著部分或全部系統(tǒng)的變化而變化，并可通過增加新功能或硬件來持續(xù)完善系統(tǒng)。
為了滿足這些要求，我們選擇了LabVIEW圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件作為解決方案。LabVIEW具有豐富的儀器驅(qū)動(dòng)程序庫，可輕松連接多臺(tái)設(shè)備，包括無縫支持各種總線，并可幫助工程師快速開發(fā)先進(jìn)的人機(jī)界面。在開發(fā)過程中，該團(tuán)隊(duì)參考了Peter A. Blume 所著的 《LabVIEW Style Book》一書，以尋求適用于復(fù)雜應(yīng)用的快速簡(jiǎn)便方法。
應(yīng)用開發(fā)
應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)分成三個(gè)階段：規(guī)格參數(shù)定義、軟件架構(gòu)和應(yīng)用開發(fā)。
第一階段是收集所有測(cè)試臺(tái)的規(guī)格參數(shù)。我們精確地定義了應(yīng)用的需求，從而創(chuàng)建了一個(gè)完整的軟硬件規(guī)格參數(shù)文檔。
第二階段是定義軟件架構(gòu)，即由隊(duì)列系統(tǒng)控制的兩個(gè)狀態(tài)機(jī)。一個(gè)狀態(tài)機(jī)負(fù)責(zé)設(shè)備和人機(jī)界面的管理，另一個(gè)狀態(tài)機(jī)負(fù)責(zé)安全組件測(cè)試。這兩個(gè)狀態(tài)機(jī)能夠根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備和/或即將進(jìn)行的測(cè)試來自動(dòng)配置軟件。該特性使LabVIEW 應(yīng)用程序可安裝于任何測(cè)試臺(tái)，便于維護(hù)。
對(duì)上述步驟進(jìn)行驗(yàn)證后，團(tuán)隊(duì)便開始開發(fā)LabVIEW代碼，輕松快速地實(shí)現(xiàn)通過隊(duì)列控制的狀態(tài)機(jī)。
測(cè)試結(jié)果
基于LabVIEW的新軟件解決方案可讓實(shí)驗(yàn)室使用者根據(jù)需要對(duì)電子元件進(jìn)行特性記述。該解決方案安裝在所有的測(cè)試平臺(tái)，為整個(gè)安全實(shí)驗(yàn)室提供了持續(xù)穩(wěn)定性和一致性。
該應(yīng)用程序具有可擴(kuò)展的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，因而將可輕松地集成新設(shè)備和新測(cè)試臺(tái)。 LabVIEW可確保安全實(shí)驗(yàn)室持續(xù)快速地提高安全級(jí)別，并輕松地應(yīng)對(duì)未來的各種隱患。
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