CEC173x RT平台信任根控制器技术解析

描述

Microchip Technology CEC173x实时平台可信根控制器设计用于服务器、电信、网络和工业。CEC173x高度可配置的混合信号高级I/O控制器包含一个32位96MHz ARM® Cortex- M4处理器内核,具有紧密耦合存储器,可实现最佳代码执行和数据访问。该设备在设计中嵌入了一个不可改变的启动ROM,非常适合用于在运行时存储开机/启动序列和API。

数据手册;*附件:Microchip Technology CEC173x RT平台信任根控制器数据手册.pdf

当向Microchip CEC173x施加VTR_REG电源时,安全引导加载程序API可从内部闪存存储下载固件映像。该闪存的编程功能通过各种方式提供,允许系统设计人员定制器件的行为,同时通过加密签名保持图像的完整性。

特性

  • 基于硬件CNSA的安全启动 (P-384)
  • AES128、AES192和AES256
  • SHA-2、SHA-256和SHA-512
  • RSA-1024到RSA-4096
  • ECDSA、EC-KCDSA和Ed25519
  • 真随机数发生器 (SP800-90B)
  • SPI启动闪存监控和干预(1.8V或3.3V)
  • 密钥管理引擎
  • 所有权转让
  • 器件证明
  • 基于硬件的物理不可克隆功能 (PUF)
  • 84引脚和64引脚封装尺寸 (7mm x 7mm x 0.8mm和5.5mm x 5.5mm x 0.92mm)
  • 差分功率分析对策
  • 用户可配置3.3V或1.8V电源规格
  • 设计用于NIST 800-193平台固件弹性
  • 设计用于开放计算项目安全性
  • 占位面积:7mm x 7mm
  • 内部Q开关

框图

服务器

CEC173x RT平台信任根控制器技术解析

1. 产品概述

Microchip Technology的CEC173x系列是一类专为服务器、电信、网络、工业和嵌入式计算设计的实时平台信任根(Root of Trust, RoT)控制器。该系列产品基于高性能ARM® Cortex-M4F处理器核心,具备强大的安全功能和灵活的配置选项,适用于需要高安全性和低功耗的应用场景。

1.1 关键特性

  • 高性能处理器‌:ARM Cortex-M4F核心,支持96 MHz时钟频率,配备浮点运算单元和嵌套向量中断控制器(NVIC)。
  • 丰富存储资源‌:
    • 384 KB SRAM(320 KB代码区 + 64 KB数据区)
    • 8 Kbit一次性可编程(OTP)存储器
    • 集成SPI串行闪存(2 MB或4 MB,取决于封装)
  • 安全功能‌:
    • 符合NIST 800-193 PFR指南的安全启动(Secure Boot)
    • 硬件加密加速器(AES-256、SHA-2、ECC/RSA)
    • 物理不可克隆功能(PUF)和真随机数生成器(TRNG)
    • SPI闪存监控与实时干预机制
  • 低功耗设计‌:支持轻睡眠(Light Sleep)和深度睡眠(Heavy Sleep)模式,优化能效。

2. 硬件架构

2.1 核心功能模块

  1. ARM Cortex-M4F处理器
    • 单4 GB地址空间,支持内存保护单元(MPU)。
    • 完整的调试支持(JTAG/SWD接口)。
  2. 安全启动与认证
    • Boot ROM实现不可变的安全启动加载程序,支持SPI闪存镜像的签名验证和加密解密。
    • 支持双镜像备份(Primary和Fall-back),确保系统可靠性。
  3. 加密加速引擎
    • AES-256加密/解密
    • SHA-2哈希(SHA-256/384/512)
    • 公钥算法(RSA 1024-4096位、ECC 521位)
  4. SPI闪存监控
    • 实时验证主机启动代码的完整性和执行路径。
    • 防止运行时未授权的读写操作。

3. 应用场景

3.1 服务器与网络设备

  • 作为硬件信任根,确保固件安全启动和运行时保护。
  • 通过SPI监控模块防止恶意篡改或未授权访问。

3.2 工业控制系统

  • 利用PUF和OTP存储密钥,增强设备身份认证。
  • 支持温度、电压监测等抗物理攻击措施。

3.3 嵌入式安全

  • 适用于物联网(IoT)设备,提供轻量级加密和签名功能。
  • 低功耗模式延长电池寿命。

4. 封装与选型

CEC173x系列提供两种封装选项:

  1. 64引脚VFBGA‌(CEC1734-S0-I/2HW)
    • 单SPI通道监控,2 MB闪存。
    • 5.5 mm × 5.5 mm尺寸,0.5 mm球间距。
  2. 84引脚WFBGA‌(CEC1736-S0-I/2ZW)
    • 双SPI通道监控,4 MB闪存。
    • 7 mm × 7 mm尺寸,0.65 mm球间距。

5. 开发支持

  • 调试接口‌:支持JTAG边界扫描和2线SWD调试。
  • 软件开发工具‌:提供Boot ROM API和硬件加速器驱动库。
  • 生命周期管理‌:通过OTP熔丝配置设备状态(开发/生产/部署)。
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