Lattice Semiconductor представила второе поколение своих ПЛИС для обеспечения повышенной безопасности (аппаратный Root-of-Trust) в режиме реального времени. Новинка предназначена для серверов и промышленных аппаратных платформ, где требуется обеспечить усиленную защиту информации.

Lattice уже выпускала подобное решение в 2019 году (Mach FPGA), новое решение (Mach-NX FPGA) является его дальнейшим и имеет ряд архитектурных особенностей:

• 384-бит алгоритм шифрования с перепрограммируемой потоковой защитой;
• Поддержка eSPI;
• Протоколы безопасности для обмена данными между устройствами (MCTP-SPDM);
• 32-бит ядро RISC-V со специально разработанной микропрограммой для управления логическими ячейками (до 8400 ячеек).

В одной ПЛИС Mach-NX объединены 384-битный криптографический движок, пользовательские логические ячейки и блок ввода-вывода. March-NX может проверять и устанавливать обновления прошивок, чтобы поддерживать защищаемые системы в актуальном состоянии. Архитектура позволяет параллельно обрабатывать запросы, что увеличивает быстродействие системы и значительно снижает время реакции на обнаружение атак и восстановление после них. По словам Lattice, проверка прошивок может занимать менее 5 секунд, что делает их решение одним из самых быстрых, построенных на базе FPGA или MCU.

Mach-NX поддерживают стек решений Lattice Sentry, в который входят настраиваемое встроенное ПО, эталонные архитектуры и проекты, инструменты для разработки и внедрения систем, соответствующих требованиям NIST Platform Firmware Resiliency (NIST SP-800-193). Кроме того, Lattice представила среду разработки индивидуальных решений Propel, в которой для проектирования используется графический интерфейс, облегчающий написание кода.

Mach-NX также включает в себя флеш-память (UFM) для хранения пользовательских криптографических ключей и других задач. Весь ее объем (1064 Кбайт) зашифрован и при отключении двойной загрузки объем может быть увеличен до 2669 Кбайт. Блоки, обеспечивающие безопасность системы, генератор случайных чисел (TRNG) и неизменяемый идентификатор (уникален для каждого выпускаемого устройства) позволяют обрабатывать протоколы ECC (включая ECDSA и ECDH, 384 бит). Поддерживается протокол шифрования AES с длинной ключа до 256 бит.

March-NX поддерживает двойную загрузку, что позволяет в случае сбоя или при выявлении скомпрометированной прошивки загрузиться с «золотого образа», который находится в памяти и продолжить работу. Решение от Lattice Semiconductor представляет собой готовый коммерческий продукт, который может быть настроен и доработан под нужды конкретного заказчика, что позволяет выпускать гибкие решения для обеспечения безопасности.

Американская компания Lattice Semiconductor, которую пару лет назад пытались купить китайцы, и чему помешал специальный указ Дональда Трампа, представила уникальные и первые на рынке по комбинации возможностей FPGA. Это программируемые матрицы для маломощных решений с высочайшей энергоэффективностью.

Это качество достигается за счёт 28-нм техпроцесса на пластинах с изолятором из полностью обеднённого кремния (FD-SOI, fully depleted silicon-on-insulator). Производством матриц занимается компания Samsung.

Технология FD-SOI решает два вопроса. Во-первых, снижаются паразитные токи утечки. Во-вторых, поскольку транзисторный канал очень небольшой (помечен оранжевым цветом на картинке выше), то так называемые мягкие ошибки оказывают меньше влияния на работу транзисторов. Это ошибки, вызванные бомбардировкой чипов высокоэнергетическими частицами. Например, из космоса. В исполнении матриц Lattice на FD-SOI уровень «мягких» ошибок снижен примерно на два порядка, что важно для использования матриц компании в транспортной и промышленной электронике.

Первой продукцией Lattice на пластинах FD-SOI стали ПЛИС CrossLink-NX (новая платформа Nexus). По сравнению с конкурирующими решениями энергопотребление CrossLink-NX на 25 % меньше без снижения производительности. Это свойство будет востребовано для создания на базе ПЛИС Lattice компактных решений для периферийных ИИ и самообучающихся платформ по управлению массивами датчиков и для видеонаблюдения.

Область использования матриц CrossLink-NX охватывает ПЛИС с числом логических ячеек от 10 тыс. до 200 тыс. В дальнейшем компания планирует расширить ассортимент FPGA-продукции на основе 28-нм FD-SOI-процесса Samsung, чему поможет продуманное масштабирование проекта.

Матрицы CrossLink-NX на платформе Nexus поставляются в двух версиях: с 17К логических программируемых вентилей и с 40К вентилями. Размер матрицы с вентилями на кристалле составляет всего 6 × 6 мм. Пропускная способность встроенного интерфейса MIPI достигает 2,5 Гбит/с. Подобные решения оптимальны для систем видеонаблюдения со встроенными блоками для обработки потокового видео. Кроме перепрограммируемых вентилей в состав ПЛИС входят также универсальные цифровые сигнальные процессоры.

Типичное потребление матриц CrossLink-NX при максимальной рабочей температуре 85 °C составляет около 35 мВт. Кроме видеонаблюдения новые матрицы Lattice будут использоваться для управления датчиками, обеспечения безопасности оборудования, инфраструктуры 5G и приложений промышленной автоматизации.