建构高可靠度联网环境 半导体厂力推物联网安全方案

聚焦物联网电子设备和通讯安全性，半导体厂商分别在2015年台北国际电脑展(Computex)中，推出近距离无线通讯(NFC)、硬体虚拟化、软体加密等技术方案，期以专为物联网定制的安全解决方案满足不同系统安全需求，进一步提升服务品质和使用者体验。  
物联网安全防御大作战　NFC成守卫主力军

NFC捍卫物联网安全性。NFC技术除可应用于行动支付外(图1)，目前NFC晶片供应大厂恩智浦(NXP)也将该技术拓展至智慧家庭、智慧汽车和智慧城市，并于今年台北国际电脑展展出多项NFC新应用产品。随着手机普及与可联网装置增多，物联网已成热门趋势，连带使得物联网的安全性备受关注。  


图1　NFC内建的安全单元使行动支付更加安全。

图2　恩智浦半导体研发执行副总裁王海表示，物联网若未具安全性与加密，则无法实现。
恩智浦半导体研发执行副总裁王海(图2)表示，物联网绝对是未来的趋势，但若未具安全性与加密，则无法实现物联网，而透过恩智浦的NFC技术则可强化物联网的安全性。  

随着NFC技术发展，人们可轻易地使用内嵌NFC晶片的智慧手机，至各式商店以行动支付来购物，并实现控制家中温度、空气品质、娱乐系统和控制汽车门锁等应用(图3)，但随着物联网逐渐成形，亦代表更多个人的重要数据，将透过NFC传送至各个NFC感应机，乃至各产业领域的终端，因此NFC技术须具良好防护加密措施，才能妥善保护个人至关重要的资料。  


图3　恩智浦的NFC技术结合App应用程式，可藉App得知汽车门锁状态、车内温度、胎压、汽车油量等，以保行车安全。
恩智浦大中华区副总裁田陌晨表示，安全性可分为“连结性”和“主动安全性”两部分，过去有90%的路由器是开放式的，使家中的Wi-Fi易遭骇客入侵，但使用恩智浦NFC技术的路由器内置安全单元，该安全单元等级和手机/银行使用的安全单元同等级，因此不易被骇客入侵，大幅提升安全性。  

此外，田陌晨亦表示，未来NFC可应用于多样产品，因此目前的市场趋势，不仅强调安全性，也着重兼容性，恩智浦因而顺势推出新款的NFC模组--PN66T提升兼容性，该款模组可应用场景多，有效提升交易速度，目前三星S6已采用该款模组。  

王海补充，比起市场上其他竞争对手只钻研某部分的NFC技术，恩智浦从制造NFC晶片，到相关的系统与软体都一应俱全，因而竞争优势更加突显。  

保障SoC安全性 硬体虚拟技术受瞩目 

行动装置处理器安全设计风云再起。Imagination日前宣布推出OmniShield技术，该技术系专为确保下一代系统单晶片(SoC)安全性所设计的解决方案，而使用者透过采用支援OmniShield技术的硬体与软体IP，可确保其SoC及原始设备制造商(OEM)的产品能符合安全性、可靠性的设计需求，以因应各类联网装置不断演进的使用模式与服务型态。  


图4　Imagination市场行销执行副总裁Tony King-Smith表示，OmniShield以硬体虚拟化技术为基础，因此效能高，也不会牺牲运算性能，对物联网等嵌入式环境而言尤其重要。
Imagination市场行销执行副总裁Tony King-Smith(图4)表示，Imagination之所以会投入SoC安全性市场是因为在云端运算及智慧型装置的推波助澜之下，越来越多的联网设备须要确保资料的安全性及隐私权保护，因为多种应用程式和相关资料同时存在于SoC上，以避免受到外部攻击。  

King-Smith指出，过往虚拟化技术是以Hypervisor为主流，该技术可将软体虚拟化，创造出不同的作业系统及不同的OS，并使其通通在同一个处理器上运作，但正因Hypervisor是软体虚拟化技术，所以容易遭受攻击；有鉴于此，透过Imagination硬体虚拟化技术，可实现有别于过往以CPU为中心的二元式设计，藉由建立多个安全域(Secure Domain)，使每个安全与非安全的应用程式、作业系统都能在个别环境中独立运作。  

据了解，硬体虚拟化技术是指记忆体管理单元(Memory Management Units)里面的一种技术，可谓另一层级的网路位址转译(Network Address Translation, NAT)功能，透过该技术可创造出一个虚拟的硬体，让业者利用硬体分离式架构，建置真正的安全、异质与多域的应用程式环境。  

应用方面，OmniShield技术可应用在物联网、行动装置等任何晶片(图5)，其他IP厂则将安全布局的重点摆在资料中心(Data Center)的虚拟化，这是Imagination与其他竞争者最大的不同。  


图5　OmniShield技术可应用在物联网、行动装置等任何晶片。
Imagination将于2015年底推出完整参考设计，以满足OEM产品及电信业者服务的安全性需求。  

ARM完备IoT生态链 推出无线通讯IP/子系统 
安谋国际(ARM)今年也透过收购物联网安全软体公司Offspark，进一步扩展其mbed平台。Offspark公司用于传感器模块、通讯模块和智慧型手机等设备的PolarSSL技术，有助于ARM mbed平台设计，并开发具备通讯安全和软体加密的物联网产品。  

据了解，PolarSSL技术是目前物联网领域最普及的嵌入式安全传输层协议(TLS)解决方案。该技术将扮演ARM mbed通讯安全及软体加密的核心技术。  

另外，ARM正强力部署物联网系统平台。瞄准智慧联网装置商机，ARM推出Cortex-M处理器专用物联网IP子系统(IoT IP Subsystem)和Cordio无线通讯矽智财(IP)(图6)，前者采用台积电(TSMC)55奈米(nm)超低耗电制程技术，可缩小晶片体积、降低成本和功耗，且可在1伏特以下的电压运作；后者具备低功耗讯号传送特性，且可降低电力使用，两者皆有助加速未来物联网晶片的开发时程。  


图6　Cordio无线通讯IP是组成物联网终端(Endpoint)晶片设计的重要基础。

图7　ARM技术营运执行副总裁Dipesh Patel强调，物联网子系统可加速智慧联网装置晶片开发。
ARM技术营运执行副总裁Dipesh Patel(图7)表示，装置与装置的相互连结越来越紧密，然目前没有单一的解决方案能满足物联网多元应用的特性；因此ARM推出全新的Cordio无线通讯IP和物联网子系统，提供一个完善的系统架构，可协助客户快速且有效开发智慧联网装置高度客制化晶片，在智慧家庭和汽车产业等领域上掌握先机，满足物联网多元需求。  

Patel指出，2009年技术革新主要在于消费者体验、产品性能与设计、电池寿命等改变，2010年则是聚焦于行动运算、服务和应用程式的变迁，直到2012年，上千种手机和上百种平板电脑的高出货量，使得整体行动产业达到上兆美元的产值，销售量明显超越桌上型电脑，带动智慧联网晶片和感测器需求涌现。  

Patel进一步分析，至2030年将有数以千亿的智慧联网感测器面市，对高度客制化晶片的需求将与日俱增。感测器未来将遍布于日常生活当中，像是在农作物生长检测、交通监测等，这些设计将迈向更简便、更容易，且同时要兼顾感测器效能和资讯安全，更重要的是，必须拥有更强大的续航力。  

新款子系统IP模组与Cortex-M处理器、Cordio无线通讯IP组成物联网终端(Endpoint)晶片设计基础，客户只要整合感测器和其他周边元件即可完成完整的系统单晶片(SoC)；另外，该设计也采用Artisan实体IP，且以台积电55ULP制程技术进行生产，两者的结合可用低于一瓦的功率运作，延长电池寿命，符合智慧物联网装置设计需求。  


图8　ARM物联网事业部总经理Krisztian Flautner指出，ARM物联网IP方案具有极佳功耗表现。
ARM物联网事业部总经理Krisztian Flautner(图8)指出，子系统方案采用台积电55ULP Artisan实体(Physical)IP、Thick技术，可允许0.9V电压运作，比标准1.2V还低，不仅提升续航力，也能减少44%动态(Dynamic)功耗及降低25%漏电(Leakage)。