时间:2025/12/27 15:12:10
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XARR-04VF是一款由Xiphera公司推出的基于FPGA的硬件安全模块(HSM)专用芯片,主要面向高性能、高安全性的嵌入式系统应用。该芯片集成了先进的加密引擎、物理不可克隆功能(PUF)密钥生成技术以及防篡改保护机制,专为满足工业自动化、通信基础设施、物联网边缘设备和关键基础设施中的安全需求而设计。XARR-04VF采用现场可编程门阵列架构,允许用户根据具体应用场景定制安全协议和算法实现,同时内置符合国际标准的安全协处理器,支持AES、SHA、ECC、RSA等主流密码算法,并具备侧信道攻击防护能力。该器件通过了多项国际安全认证,包括ISO/IEC 15408 EAL6+和FIPS 140-3 Level 3,确保其在严苛环境下的可信执行能力。XARR-04VF还提供安全启动、固件完整性验证、密钥生命周期管理等功能,能够有效防止恶意固件注入和未经授权的访问。其核心优势在于将灵活性与硬件级安全性相结合,适用于需要动态重构安全功能且对长期密钥存储安全性要求极高的系统。
制造商:Xiphera
产品系列:XARR
型号:XARR-04VF
核心架构:FPGA + 安全协处理器
加密算法支持:AES-256, SHA-256/384/512, RSA-2048/4096, ECC P-256/P-384/P-521
密钥生成技术:基于SRAM PUF的物理不可克隆功能
安全等级认证:FIPS 140-3 Level 3, ISO/IEC 15408 EAL6+
工作温度范围:-40°C 至 +85°C
封装类型:BGA, 196引脚
电源电压:1.8V / 3.3V
接口类型:SPI, I2C, UART, GPIO
安全启动支持:是
防篡改检测:有源屏蔽层与传感器网络
随机数生成器:真随机数生成器(TRNG),符合NIST SP 800-90B标准
固件可更新性:支持安全OTA更新
抗侧信道攻击:差分功耗分析(DPA)和电磁分析(EMA)防护
密钥存储安全性:零明文密钥暴露,基于PUF重构
可用逻辑单元:约50,000 LUTs
片上RAM容量:256 KB
时钟频率:最高150 MHz
XARR-04VF的核心特性之一是其基于SRAM物理不可克隆功能(PUF)的密钥生成与存储机制。该技术利用FPGA中SRAM单元在上电时初始状态的物理随机性来生成唯一且不可复制的根密钥,避免了传统非易失性存储器中密钥被提取的风险。每次设备启动时,PUF会重建相同的密钥而无需将其以明文形式保存,从而实现了“密钥永不落地”的安全模型。这一机制不仅增强了抵御物理攻击的能力,还简化了密钥管理流程,特别适合大规模部署场景。
另一个关键特性是其集成的多功能安全协处理器,支持从对称加密到非对称签名的完整密码套件,并通过硬件加速显著提升加解密性能。该协处理器具备抗侧信道攻击设计,采用随机掩码、时间抖动和功率均衡等技术,有效防御差分功耗分析(DPA)和电磁分析(EMA)等高级攻击手段。此外,协处理器运行在一个受保护的执行环境中,只有经过身份验证的指令才能访问敏感操作,进一步提升了系统的整体安全性。
该芯片还配备了全面的防篡改保护体系,包括有源屏蔽网格、电压与频率监控器、温度传感器以及外部探测响应机制。一旦检测到异常物理访问或环境变化,系统可自动触发密钥销毁流程,确保敏感数据不会泄露。同时,XARR-04VF支持安全启动链,所有固件在加载前必须通过数字签名验证,防止恶意代码注入。
得益于其FPGA架构,XARR-04VF具有高度的可配置性和可扩展性,用户可以根据特定行业标准(如IEC 62443、NIST IR 8259)定制安全策略和通信协议。例如,在工业控制系统中可以实现专用的安全报文交换机制;在电信设备中可用于构建可信平台模块(TPM)或硬件锚点。这种灵活性使其超越了传统固定功能HSM芯片的应用边界,成为下一代可信计算节点的理想选择。
XARR-04VF广泛应用于对安全性要求极高的嵌入式系统领域。在工业控制系统中,它被用作安全控制器的核心组件,用于实现设备身份认证、固件完整性校验和安全远程更新,保障工厂自动化网络免受恶意入侵。在通信基础设施方面,该芯片可用于基站、光传输设备和5G边缘节点,提供信令加密、用户数据保护和设备间安全握手功能,满足ETSI和3GPP提出的安全规范。
在物联网(IoT)领域,XARR-04VF作为边缘设备的信任根(Root of Trust),支持设备唯一身份绑定和端到端加密通信,适用于智能电网终端、车联网OBU模块以及医疗健康监测设备等场景。其低功耗特性和宽温工作能力也使其适合部署在户外或恶劣环境中。
此外,该芯片在金融支付终端、国防电子系统和航空航天设备中也有重要应用。例如,在POS终端中用于保护交易密钥,在军用通信设备中实现抗截获和抗伪造的加密链路。由于其通过了FIPS 140-3 Level 3和Common Criteria EAL6+认证,XARR-04VF也被政府机构和关键基础设施运营商选为合规性解决方案的关键元件。
XARR-08VF
XARR-04VE
XARR-16VF