2020年ERI会议：确保美国供应链安全

美国国防部一项历时三年的电子计划正初步崭露头角，这些领域从后摩尔定律的芯片架构到日益增长的国家安全要求，主要为了确保微电子供应链的安全。

美国国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency）于2017年启动了其电子复兴计划（Electronic Research Initiative，ERI），旨在振兴美国国内芯片行业——这一产业近来正在稳步向海外转移。随着摩尔定律的失效，新冠肺炎等事件出现的供应链漏洞，给国防高级研究计划局的工作增加了紧迫性。项目官员和芯片行业高管预计，将出现基于当前云基础设施的“第五代计算”，同时结合人工智能、物联网（IoT）和5G无线网络来交付大数据。

“美国微电子产业正处于一个拐点。”美国国防部负责采购工作的副部长Ellen Lord在虚拟ERI峰会上表示。在芯片制造、封装和测试能力外包数十年之后，美国正在思考“如何扭转这一趋势？”

国防部正在通过实施Lord所称的“逐步重建微电子供应链”来扩大其技术基础工作，重点放在半导体生态系统的各个环节，包括存储设备、逻辑、集成电路和先进封装以及测试和组装。

Lord说：“虽然国防部在市场中只占需求的1%，但我们可以推动重大研发工作。”ERI正在推进政企合作，为商业创新提供框架。Lord补充道，其结果将是“充满探索性的”，旨在振兴美国芯片制造业。

随着与中国的贸易摩擦加剧，ERI将更多精力放在确保美国电子产品供应链上。Lord说：“我们需要找到一条扩展国内资源的道路。”。

作为美国新一代产业政策的一部分，今年的DARPA峰会还强调了芯片标准和流程，以确保晶圆厂、代工服务、设备和基础微电子技术的安全。在这种情况下，美国官员强调了新的芯片指标，如“可量化的安全保证”，以确保最终可能用于军民两用设备的安全。

“我们保护供应链机密性和完整性的利益与商业利益相一致，我们将继续在政府和行业内合作，制定和实施基于”零信任”的战略。”国防部微电子办公室首席主任Nicole Petta说。

“零信任”方法假设没有设备是安全的，并且所有的微电子组件在部署之前都必须经过验证。这一框架标志着与美国国防部在20世纪90年代建立的“可信代工厂”方法完全背离，主要是区分“外围防御”与内部威胁威胁。

“ERI是这项工作的基础。”Petta补充道。

DARPA建立政企技术伙伴关系的历史悠久，专注于高风险的研发，然后尝试部署军民两用技术，提升美国的军事能力的同时维持美国的工业基础。TCP/IP协议的ARPANET就是一个很好的例子。

DARPA微系统技术办公室副主任Dev Palmer指出：“两个脑袋总比一个好。”

在微电子领域中，有一个由ARM牵头的项目，在这个项目中，芯片IP供应商正在根据一个名为N-Zero的ERI计划，向国防部承包商授权其低功耗处理器技术，用于近零功率射频和传感器操作。Palmer说，ARM将为Darpa 1000名员工提供访问IP的许可。N-Zero 计划专门用于军事用途的产品，它的目标是开发能够在低功耗状态下检测光、声音和运动并长期保持休眠状态的传感器。

其他ERI项目正致力于减少日益增多的处理器漏洞，微软正在与SRI国际和剑桥大学合作SSITH（通过硬件和固件集成系统安全）。到目前为止，这项工作已经开发出了基于RISC-V的FPGA，这些FPGA正在被纳入商业设计中。

Palmer说，目标是开发能够嵌入服务器、物联网设备和智能手机的ASIC。这项工作还致力于替换只针对软件应用程序的安全补丁，SSITH将转而关注“源代码处的底层硬件漏洞”。

高通公司等无线芯片制造商正在针对5G无线微基站的下一代组件中使用类似的片上安全功能。

Palmer说，到目前为止，SSITH合作伙伴已经解决了70%以上的处理器漏洞。

ERI也更加重视5G无线发展，这一点越来越被视为战略性技术。高通公司正与GlobalFoundries和空军研究实验室合作，使国防部能够使用商用无线技术。“可量化的制造安全”的努力将验证用于设计无线芯片的工具，同时演示对可能的攻击进行防御的能力。

这些有安全保证的制造是DARPA超越国防部过去可信赖代工厂的又一个例子，可信赖代工厂模式不仅容易受到内部威胁，而且还影响了国防部技术部门的采购，这是因为当前的可信代工厂无法处理先进的处理器技术。

Peta说，可量化的芯片安全认证将扩大五角大楼获得更先进芯片的渠道。