有效防止FPGA設(shè)計(jì)被克隆的技術(shù)

據(jù)估計(jì)，目前盛行的假冒電子產(chǎn)品已經(jīng)占到整個(gè)市場(chǎng)份額的10%，這一數(shù)據(jù)得到了美國(guó)反灰色市場(chǎng)和反假冒聯(lián)盟(AGMA)的支持。AGMA是由惠普、思科和其它頂級(jí)電子OEM公司組成的一個(gè)行業(yè)組織。據(jù)該組織估計(jì)，制造商因盜版造成的損失超過(guò)1000億美元，而對(duì)最終用戶來(lái)說(shuō)，信譽(yù)損毀和可靠性問(wèn)題帶來(lái)的隱性成本則更難以確定。

可編程邏輯的流行和ASIC的衰退帶來(lái)的負(fù)面影響是拷貝設(shè)計(jì)越來(lái)越容易。對(duì)ASIC做反向工程是一件困難、昂貴且費(fèi)時(shí)的工作，而拷貝最流行的FPGA配置比特流則相對(duì)簡(jiǎn)單。如圖1所示。

圖1：偷竊一個(gè)FPGA設(shè)計(jì)并不復(fù)雜。

因此，許多公司也許會(huì)發(fā)現(xiàn)他們的知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)第二天就出現(xiàn)在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品中。剽竊者無(wú)需花費(fèi)研發(fā)成本，因而能夠以比合法供應(yīng)商低得多的價(jià)格出售產(chǎn)品，從而竊取更多的市場(chǎng)份額。

關(guān)鍵問(wèn)題是如何才能阻止這種偷竊行為并證明設(shè)計(jì)所有權(quán)。Algotronix公司推出的DesignTag產(chǎn)品試圖解決上述問(wèn)題。DesignTag代碼可隱藏在FPGA比特流中，因此很難被定位和去除，即使剽竊者知道FPGA比特流中包含的DesignTag代碼。

一旦這個(gè)代碼被復(fù)制進(jìn)盜版比特流中，它就像信標(biāo)一樣不斷提示：該設(shè)計(jì)是盜版的。這在概念上非常類似于使用UV筆標(biāo)記郵政編碼或郵遞區(qū)號(hào)，盡管它不能阻止盜版，但日后被使用時(shí)則能明確所有權(quán)。

在XC3S2000 FPGA中DesignTag代碼只占用價(jià)值0.57美分的硅片(使用100片以上的目錄價(jià))，占用芯片上1.3%的邏輯資源。與非法拷貝造成的潛在損失相比，這點(diǎn)開銷微不足道。

更隱匿的問(wèn)題來(lái)自所謂的“過(guò)制造(over-building)”。造成這個(gè)問(wèn)題的背景是，過(guò)去10多年中許多公司撤消生產(chǎn)部門，專注于設(shè)計(jì)產(chǎn)品，并將產(chǎn)品交給合同廠商(CEM)制造。這種方式將CEM置于中心和關(guān)鍵位置。當(dāng)然，絕大多數(shù)CEM是負(fù)責(zé)任的，提供有價(jià)值的服務(wù)。但也有少數(shù)不道德的CEM會(huì)生產(chǎn)超出合同數(shù)量的產(chǎn)品并出售給灰色市場(chǎng)，以便從中贏取超額利潤(rùn)。這時(shí)DesignTag就能派上用場(chǎng)，用來(lái)識(shí)別設(shè)計(jì)的來(lái)源和所有者。

DesignTag的另一個(gè)應(yīng)用是提供串行序列號(hào)或版本識(shí)別。例如，醫(yī)療、汽車、工業(yè)、軍事或航空領(lǐng)域的制造商可能希望在設(shè)備上打上最終用戶代碼的標(biāo)記，或跟蹤FPGA配置版本。在更新頻繁的應(yīng)用場(chǎng)合，版本控制尤其重要。無(wú)需進(jìn)行電氣連接就能在運(yùn)作中的系統(tǒng)中檢測(cè)出DesignTag，這對(duì)球柵陣列封裝來(lái)說(shuō)好處更大，因?yàn)榻佑|這種封裝的頂部要比電氣連接方便得多，而且無(wú)需借助于可能影響正常工作的軟件或硬件中斷就能實(shí)現(xiàn)監(jiān)視功能。

另外一個(gè)潛在的好處是讓嵌入式系統(tǒng)與DesignTag交互，以便標(biāo)記出故障或狀態(tài)條件。在這類應(yīng)用場(chǎng)合，DesignTag經(jīng)過(guò)編程可以輸出一個(gè)指示內(nèi)部狀態(tài)的不同代碼。