反熔丝FPGA在密码芯片设计中的运用

导读： 指纹辨识市场前景看俏，国内包括义隆电、盛群及F-敦泰纷纷抢进布局，只是各厂策略大不同。苹果(Apple)iPhone 5S抢先导入指纹辨识功能，让指纹辨识开始受到市场关注；苹果新机iPhone 6持续采用指纹辨识，并同时推出Apple pay，进军行动支付市场，让市场对指纹辨识的关注进一步升温。 反熔丝FPGA，全称为Antifuse Field Programmable Gate Array，是一种特殊的可编程逻辑器件，主要用于密码芯片设计中，确保信息安全。与传统的SRAM FPGA相比，反熔丝FPGA在安全性和性能方面具备显著优势。 传统的SRAM FPGA在工作时需要从外部存储器加载配置数据，这为数据的安全性带来风险，特别是在需要高度保密的应用中，如军事或政府通信。反熔丝FPGA则不依赖外部存储器，其内部结构不含可读取的配置存储器，因此编程内容一旦烧录便无法读出，从而增强了保密性。这种特性使得反熔丝FPGA成为密码芯片设计的理想选择，可以保护核心的加密算法免受非法访问。 反熔丝FPGA的结构由四层金属层和中间的覆盖硅的钨通道构成，这些通道在未编程状态下具有高电阻和高电容，起到绝缘作用。编程时，通过施加特定电压，通道中的硅会被转变成低电阻连接，形成固定的电路配置。由于这种结构，反熔丝FPGA的布线灵活性较高，可以实现快速的信号传输，降低了内部延迟，从而提高了芯片的运行速度。 此外，反熔丝FPGA在功耗、抗辐射能力和环境适应性方面表现出色，能够在极端条件下稳定工作。尽管其单片密度可能低于SRAM FPGA，但在许多应用场景中，反熔丝FPGA的布线灵活性和设计修改的便利性使得它能提供更好的性能。例如，设计更改时，反熔丝FPGA可以自动重新布局和布线，而无需更改输出管脚，这降低了设计的复杂性并减少了时延的影响。 在密码芯片设计中，反熔丝FPGA可以被用来实现高效的加密和解密算法，通过优化的硬件实现来加速加解密过程，这对于处理大量高速数据传输的场景（如ATM、帧中继、ISDN PRI等）至关重要。同时，由于编程内容不可读取，密码模块中的主算法得以有效保护，增加了系统的整体安全性，降低了被破解的风险。 反熔丝FPGA在密码芯片设计中的应用体现了其在保密通信领域的优越性，不仅提供了高性能的硬件加密解决方案，还确保了关键信息的不可读性，从而提高了系统的保密性和可靠性。随着技术的进步和市场需求的增加，反熔丝FPGA在信息安全领域的重要性将进一步提升。