嵌⼊式⾮挥发性内存及安全解决方案IP提供新时代车用电子解决方案

近年来，电动车已从新兴技术发展为成熟产业，智慧化、电气化和安全性提升成为趋势。因此，智慧汽车需加强运算能力、低延迟的回馈能力、电池管理及数据安全保障措施。电气化是智慧车的核心，推动了锂电池等技术创新。在安全性方面，随着智能汽车的信息处理能力提升，保护资料安全，包括软韧体更新和车主个人信息，如何掌握这些信息安全已成为电动车的重要考虑。

图1 汽车演进趋势

在众多复杂的运算、感测、驱动系统之中，芯片是最重要的关键组件之一。而嵌入式⾮挥发性内存 eNVM (Embedded Non-Volatile Memories)其实是至关重要且散布在各个芯片之中的记忆区块，保存了众多的关键参数，来确保系统的稳定运行。

举例来说，如图2所示，在电池管理系统（BMS）中，划分工作的芯片组通常需要不同类型的内存。这些功能包括主控制器、计量仪表、传感器、充电等，因此需要多种类型的嵌入式非挥发性内存来储存不同目的的资料和参数。例如，微调、校准和查询表参数可以储存在占用很小芯片面积的一次编写内存（OTP）或嵌入式EEPROM中；对于固件代码或电池状态数据等需要高容量存储的数据，可以使用多次编写内存（MTP）或嵌入式闪存，这些内存具有更高的存储容量和长久的耐用性，以支持持续的数据更新。

图2嵌⼊式⾮挥发性内存如何应用于电池管理系统

此外，车辆一直是MCU重要的应用市场之一，智能车不同于传统的分布式控制系统，正逐渐转向中央和区域控制相结合的架构。这些区域控制器同样是MCU重要的应用领域，能更有效率的进行了区域系统之间的信息互连。同时间，随着空中下载（OTA）技术的发展，这一切正推动我们进入软件定义汽车的时代。

图3. 软件定义车辆与空中下载

嵌⼊式⾮挥发性内存在车用MCU应用中扮演着关键角色。值得强调的是，许多车用芯片必须能够在极短的时间内对环境变化做出反应，对可靠性要求也非常高，不容许出错。相较于常用于MCU 只读存储器（ROM）或外挂型快闪记忆体，采用嵌入式非挥发性内存是一种更为合理的选择，因为这样可以大幅减少数据传输路径，消除额外组件，使系统更加紧凑且反应更迅速。

随着汽车中各种控制系统日益复杂，系统之间的互连变得愈加重要。各类型的软件认证、安全更新和版本管理等需求，都需要可靠的安全系统来保障其安全性。近年来，硬件安全被视为每辆汽车最重要的基础设施之一，特别是在MCU和ECU等控制器方面，更是显得尤为关键。

力旺电子（eMemory Inc.）及其子公司熵码科技（PUFsecurity Corp.）提供多种IP解决方案，如安全存储OTP（Secure OTP）、硬件信任根（PUFrt）和加密协处理器（PUFcc），旨在协助芯片设计人员以方便可靠的方式获得全面的安全保障。基于我们的反熔丝可一次编写内存（anti-fuse OTP）和物理不可复制功能（PUF）技术所开发的安全存储OTP ，内含anti-fuse OTP，PUF和防篡改功能。安全存储OTP适合作密钥以及其它敏感资料的存储，其中PUF作为内建根密钥，防篡改设计则能进一步保护加密密钥的完整性。

此外，PUFrt进一步整合了真随机数生成器（TRNG）、硬件唯一识别码（Unique ID）及多种存取接口，成为一个进阶的信任根（Root of Trust）IP解决方案。PUFcc则包含熵码科技设计的加密加速器，以支持安全操作，如安全启动、空中下载和密钥管理。PUFrt和PUFcc能帮助设计人员完整建立芯片安全，进行安全启动及韧体/软件授权。我们的客户可根据自身需求，选择适合的解决方案来满足其设计要求。

图四. 以PUF为基础的安全解决方案

力旺的嵌⼊式⾮挥发性内存 IP 设计能够根据汽车行业客户的需求进行一定程度的客制化，以协助客户实现可靠性和功能安全的目标。 例如，嵌⼊式⾮挥发性内存IP的工作温度在验证的过程中会依JEDEC定义的标准测项来满足规格，但可视情况设计嵌⼊式⾮挥发性内存 IP更高的工作温度规格 ; 为了实现零失效和功能安全目标，我们可以在IP Macro之中添加不同的设计，像错误监控和双核锁步（Dual Core Lockstep），以进一步满足更严格的产品要求。

图五. 以功能安全为导向的嵌⼊式⾮挥发性内存IP设计

功能安全的具体措施如图五所示，每项措施均遵循最新版本的 ISO-26262 建议的嵌⼊式⾮挥发性内存安全机制。力旺电子可以说明客户添加这些功能以达到期望的安全级别。针对内存区块各种潜在的损坏，例如针对数据的正确性，可添加错误纠正码和冗余单元来避免数据避免数据损坏； address parity则是为了侦测address fault；对于IP Macro 类比讯号的部份，我们可以监测监控参考电流并添加虚拟读操作的设计以防御可能的类比攻击。嵌⼊式⾮挥发性内存功能的其他部分也配备了相应的对策，以保证良率并提高安全等级。实际产品的 IP 规格将根据客户的具体需求决定添加哪些对策，以优化整体性能和面积。

图六.功能安全设计对策

力旺电子做为全球知名的半导体硅智财供货商，在嵌入式⾮挥发性内存 eNVM (Embedded Non-Volatile Memories)位居领导地位。自2000年成立以来，力旺持续提供全球2,600多家晶圆厂、整合组件厂和IC设计公司一流的硅智财解决方案。除了OTP和MTP外，力旺电子还提供基于SONOS技术的新型嵌入式Flash IP，以满足现代电动车对低延迟和空中下载的需求。此外，力旺电子于2019年成立子公司熵码科技，进一步拓展芯片安全领域，导入反熔丝可一次编写内存（anti-fuse OTP）与物理不可复制功能（PUF）技术，开发芯片安全解决方案。力旺电子和熵码科技的全面硅IP产品不仅设计流程通过ISO 26262标准，还广泛应用于全球600多个工艺平台，成为客户在嵌⼊式⾮挥发性内存与硬件安全IP方面的最佳选择。如果您需要更多信息，请直接联系业务对应窗口，我们随时欢迎与业界先进的合作与讨论。

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