反向工程的芯片

芯片反向工程，又称芯片解密（IC解密），单片机解密，就是指单片机攻击者凭借专用设备或自制设备，利用单片机芯片设计上的漏洞或软件缺陷，通过多种专业技术手段，直接提取加密单片机中烧写文件的关键信息，并可以自己复制烧写芯片或反汇编后自己参考研究。这种反向获取单片机片内程序的方式就叫芯片反向工程。

国内有人认为芯片反向工程其实就是抄袭。相比之下，在国外反向工程是伴随着积体电路工业发展起来的，1984年“半导体芯片保护法案(Semiconductor ChipProtection Act of 1984)”诞生，该法案明确了反向工程的合法性并且严格地区分了侵权和反向工程。中国也于2001年颁布实施了《积体电路布图保护条例》。在芯片反向工程这个问题上为什么在认识上有如此大的差别呢？下面我们将以龙人计算机为例，从芯片反向工程所从事的研究范围和研究手段等方面来透视芯片反向工程。

芯片反向工程其实就是芯片分析，芯片分析涉及三大关键技术∶样品预处理技术；芯片分析软体技术和芯片分析技术（也就是电路分析能力）。以上三项技术相辅相成，缺一不可，其中一项薄弱都会影响到企业分析芯片的能力和水准。

广东龙人列出了芯片分析的流程，我想这有助于大家进一步了解什么是芯片反向工程。

分析流程∶

（1）拍照∶芯片逐层去封装，拍照并对准拼接获得各层芯片照片。

（2）建库∶通过芯片照片提取其中的单元器件建立单元库。

（3）标注∶通过单元库在芯片照片上标记单元器件及器件之间的连接关系。

（4）整理∶把标注出的单元器件整理成为结构清晰的电路图。

（5）层次化∶通过从下至上分析系统的逻辑及机制，从而建立从系统图表到传输级电路的层次化电路图和功能模组。

由上面的分析流程可以看出芯片分析其实就是一个对芯片的解剖过程，在这过程中可以获得芯片的很多相关资料，这些资料可以用来分析学习先进的技术，但是也可以用来复制IC。正如龙人计算机公司总经理夏先生所说“反向工程的不当运用有可能导致侵犯知识产权的后果”。对技术落后的厂商来说实施反向工程可以对先进的技术进行深入的分析、理解，从中找出有规律的东西来，领略设计者的先进设计思想。如果能进一步消化这些技术并在此基础上进行创新应用到自己的产品上去，那将是一件好事，这样可以缩短自己和先进厂商技术上的差距。如果做反向工程单纯是为了复制IC那就是错误的了。一味地跟在先进技术后面跑没有自己的想法，那永远只能充当掉队者的角色。反向工程在国外还被用来做专利分析为法律提供支援。

可以装六个，常见的几个嵌入式软件有1、Vista这款是基于TLM2.0的集成解决方案，用于设计的探索、验证以及虚拟的原型开发，使用这款软件的话，用户可以使用关键词的硬件快速建立系统原型，在不同的场所和流量负载下分析电源和性能。2、Seeker交互式应用安全测试，这是业内首款针对于Wep的应用进行主动验证和敏感词数据跟踪的IAST解决方案，可以专注解决漏洞的存在，专门用勇于数据保护，使你设备中的数据进入保险箱，精准安全合规性与补救措施。3、Mentor Emebedded这款软件成功的解决了嵌入式系统当前所需要的需求，包括连接性、安全性安保和图形化，并且这款软件的专业性服务为许多行业提供全面的解决方案，包括汽车、工业、智能能源、医疗设备等等的产品。4、AxCYCLE主要用于逆向工程的软件之一，所谓逆向工程指的就是几何识别，在导入和 *** 控当中形成的点阵，以及各种叶轮机械的形状5、Quantix这款身为半导体测试数据分析提供了完整的生命周期和解决方案，从最初的器件到现在的自动化成品率和质量监管，这些产品全部基于通用的体系结构和使用模型，伴随着业务的增长可以轻松的完成用户所预定的产量和质量监管。6、Protecode Supply Chain

这是一款软件安全签收验收的测试工具，也是一款全面的软件组成分析解决方案的软件，可以通过复杂软件供应量的风险，其内的智能可以识别第三方开源组件，查看已知的漏洞，并且还可以提供其相应的相关信息。

美国时间2018年7月6日0：01，特朗普政府正式作出决议，对来自中国价值340亿美元的商品加征25%的关税。

与此同时， 远在大洋彼岸的中国，也在北京时间2018年7月6日12：01，做出了相同的举措， 对价值340亿美元的美国产品加征25%的关税。

在时间上，两者分毫不差。

隔着十二个时区的国家同时做出一模一样的举措，这并不是其中某一方会未卜先知，而是意味着双方旷日持久地谈判在这一刻彻底失败。

在太平洋的两端，一场没有硝烟的战争已然打响。

虽然整场战斗双方没有调动一兵一卒，但是它的意义是不言而喻的。

2018年，中美贸易额高达6000亿美元，是前苏联末期的60余倍。

可以说，这场战斗是人类 历史 上体量最为庞大的“经济纠纷”。

贸易战从来不是为了消灭对手，而是为了进一步压缩对手的生存空间，使其妥协。

而在现代 社会 ，最能有效压缩对方生存空间的，莫过于 科技 产业。

因此， 从2018年开始，美国就逐渐就芯片问题对中国企业进行全方位打压。

芯片对于我国发展极其重要，早在2015年，芯片进口就已经成为了我国消耗外汇储备最大的项目。

直至2020年，我国芯片进口额已经高达3000亿美元。

小到手机电脑 游戏 机，大到 汽车 机床，现代 社会 的几乎任何制造行业，都对芯片有着旺盛的需求。

芯片供应不仅仅关系到我国成百上千的企业 ，也是高 科技 产品和互联网企业乃至未来5G发展当中极为重要的一环。

纵观全球，能够做到高端芯片的企业就那么几家：韩国的三星、荷兰的asml，美国的英特尔等等。

在贸易战打响后，美国政府对其下达了禁令，限制其对华出售。

这一系列的芯片封锁对我国带来了不小的麻烦，对于普通人而言，我们会发现不少品牌的手机都陷入了缺货状态。

而 对于一些对芯片有着较高需求的企业而言，他们所面临的很可能是停工停产。

不夸张地说，美国的这一记重拳，打中了命门。

那么，国产芯片能不能替代进口，满足国内企业的需求呢？答案是很难。

与其他产业相比，芯片工艺有着极高的门槛。

它的投入非常高，周期漫长，是需要漫长的技术积累的，往往钱砸进去，连个水花都看不见。

国产企业并不是不能制造芯片，准确地来说，最核心的问题在于芯片技术还比较落后，不足以满足高精尖需求。

纵观世界各大芯片制造商， 每一个都是经过十几年、甚至数十年的积累才成长起来的。

再加上专利封锁的影响，国内芯片企业与国际大厂相比，很可能就是差了十年二十年的差距，想要在短时间内拥有最为先进的技术，几乎不可能实现。

芯片制造一般有四道工序：设计、制造、封装、测试。

其中技术含量比较高的就是设计和制造，在芯片设计上，我国还是有着一定的底子在的。

比如我们都知道的 华为海思、阿里达摩院，其核心研究方向都是专攻芯片设计 。

2019年，阿里达摩院所推出的AI芯片含光800，在国际上也受到了颇多关注，称得上是同类型产品当中的佼佼者。

但是，芯片的制作光有设计技术也是不够的，更为关键的是制作环节。

芯片在制造上需要各种高端设备，这是我国目前所不具备的。

高端芯片的制造需要光刻机， 想要制造出高端芯片往往只有两个途径 ：要么卖光刻机自己做，要么委托代工厂进行制作。

然而，贸易战过后，这两条路都走不通。

在此之前，世界上最大的光刻机制造商是荷兰阿斯麦。

此前，中芯国际曾经向荷兰阿斯麦公司，以12亿美元的价格采购了一批EUV光刻机。

但是 受贸易战的影响，这批光刻机也迟迟未能交付。

而至于代工生产方面，则更为困难。

世界上最大的芯片制作厂商是我国台湾省的台积电，其产能长期占据了全球芯片市场一半左右。

但此时的台积电也是美国重点“关照”对象，即便有心，也很难在关键时候为国内提供供给。

想要打破美国的封锁，我们还是只能依靠自己。

从2018年开始，我国各重点大学便开始了艰苦的攻关行动，研究重点放在了光刻机相关技术之上。

在国家的全力支持下，一批批项目上马 ，能否冲出重围，全靠此一搏。

西方国家的封锁对于我国而言是一个挑战，更是一个机遇。

断供之前，中国企业的思维通常都是“造不如买、买不如租”。

技术迭代失去了动力，国家底子又薄，只能依靠少部分科研机构靠着逆向工程勉强前进。

在这一时期，国内市场虽然表面上繁荣，网络电商、传媒、大数据、云计算，年产值高达十几万亿美元。

但如果抽掉芯片产业这层地基，再高的摩天大楼都要垮塌。

这次封锁意味着我国企业将不得不使用国产芯片，从某种程度上来讲，它也为国产芯片制造厂商让出了市场。

如果我们能够在这个窗口期做到“自给自足”，那么 中国将补齐自身的最后一块短板，彻底摆脱美国人的限制。

为此，国内以北京大学、清华大学、复旦大学、武汉大学、哈尔滨工程大学为主的多家大学吹响了反攻的号角。

这场攻坚一直持续了几年时间，从2021年开始，各所大学突破关键技术，科研成就呈井喷式爆发。

2021年2月，清华大学任天令教授团队也首次实现了亚一纳米栅极长度的晶体管。

再加上2020年12月，复旦大学周鹏教授团队在3纳米芯片上的成就相结合，两者已经达到目前最小芯片的阈值。

从技术的角度上来说，很有可能已经达到了相关技术的上限。

在光刻机技术上，清华大学的唐传祥教授，也在“稳态微聚束”的新型粒子加速光源取得了突破。

10月，路新春教授在芯片上有了重大突破， 国内首台12英寸超精密晶圆减薄机正式落地，并运到中国的一家集成电路制造公司。

要知道，国内的晶圆减薄机一直依赖进口，而我们研制的设备主要应用于3D 、IC制造、先进封装等芯片制造生产线，直接打破了国外企业的技术封锁。

而在芯片技术上，我国也率先实现了金刚石芯片的研发。

2021年1月， 哈尔滨工程大学的韩杰才团队，率先在金刚石芯片上取得了突破。

韩杰才团队所研制的金刚石芯片在性能上远超过当前主流的硅基芯片，为我国芯片产业打开了一道新的大门。

几乎在同一时间，北京大学彭练矛团队在以石墨烯为基础的碳基领域取得突破，在实验室制造出了栅长为5纳米工艺的碳晶体管，综合性能远超目前市场之上流行的硅基芯片十几倍。

这也就是说，我国不单单不再依靠外国技术，甚至有可能直接引领下一次芯片革命。

研究室之外，相关产业的布局也早早地展开

2021年，我国在上海，合肥，杭州投产芯片制造园区， 总投资额高达几千亿。

虽然目前产业园区的刚刚投入，尚未完全落成，但是相信在未来，我们会收获一个不错的结果。

随着一项项技术的突破，一个个项目得到实施，国际上，越来越多的芯片厂家开始坐不住了。

原本世界上能够搞芯片制作的玩家就这么几位，各自有着稳定的分工，中国也没有意向进行全产业链的研发。

但是现在， 随着美国人的横插一脚，一切都变了。

贸易战是美国政府的事情，事实上，绝大多数芯片厂商是不愿意看到这样的情况的。

毕竟谁也不愿意丢失中国这么一个几千亿美元的大市场，他们巴不得坐在产业链的最上游吃一辈子老本。

但是，不想参与不代表可以不参与。

在美国人的裹挟下，几乎所有的厂商都对中国实施了禁令，不再销售。

对于这些厂商而言，这个打击是十分巨大的。

2021年，由于美国贸易战外加新冠疫情的影响，全球芯片市场遭遇重创，各大厂商的日子都不好过，股价均出现大幅度下跌。

在外部波涛汹涌下， 唯独中国市场一片欣欣向荣，大有自力更生的前景。

摆在眼前的只有两条路，要么继续跟着美国政府一条路走到黑，要么及时止损，恢复与中国交易。

2021年年底，阿斯麦公司就对外公开表态，宣布不再坚持美国人所设立的禁运原则，中国可以购买公司的任意产品。

根据次年阿斯麦公司所公布的第一季度财报上来看，在2022年的前三个月，阿斯麦共计对中国出售23台DUV光刻机，中国再次成为阿斯麦最大买家。

值得一提的是，阿斯麦公司 历史 上对中国出口的DUV光刻机一共才有50多台，仅仅今年便占据了一半，供货量大幅度提高。

事实上，西方国家并非没有人意识到这个结果。

例如比尔盖茨在2020年接受彭博社采访时，曾经表示反对美国政府的禁运政策。

他认为，限制对中国的芯片出口没有丝毫好处。

如果美国政府坚持这样做，那就是在逼迫中国自行进行研发，最终实现自给自足。

现在看来，盖茨的这番话，居然真的实现了。

纵观整场贸易战，美国人的芯片封锁虽然在短时间内对我国造成了伤害，但最终，伤害最深的还是美国自己。

首先， 美国政府这一举动进一步降低了自身的权威， 使得世界各国更加真切地看见了美国政府的嘴脸。

其次，芯片产业的大幅度衰弱并不仅仅影响中国一家，更关系到整个世界市场。

根据2022年6月12日美国《国家利益》杂志所发表的文章来看，由芯片减产导致的电子产品的短缺进一步刺激了美国的通胀率，目前已经达到了40年来的最高值。

芯片的短缺还直接使得美国 汽车 行业大幅度减产 ，仅仅一年时间，美国 汽车 价格就平均出现了40%的涨幅，引发了各行各业的恐慌。

从结果上来看，美国政府的这一套芯片禁运，甚至没做到伤敌八百，就先行自损一千。

对于这样的情况，或许美国人应该及时止损不再继续。

但令人遗憾的是，截止到2022年7月，美国政府仍然没有收手的打算。

根据美媒报道，美国商务部正在制定新的方案，试图禁止14nm以下的所有芯片出口中国，继续扩大禁运范围。

直到这个时候， 美国商务部仍然认为： “这将有助于进一步推进美国的目标，即阻止中国向更先进的半导体制造工艺迈进，以保障美国的竞争力和国家安全。”

美国政府或许仍拥有着世界上最强的影响力，最为尖端的 科技 水平。

但是，在国产芯片蓬勃发展的大趋势背景下，他们这一次要真的失算了。

中国能够把盾构机卖回到欧洲老家，有一天也能够把芯片卖回北美老家，相信那一天不会到来的太晚。

参考资料：

1.《美媒：拜登的对华电脑芯片战争伤害美国人》.环球时报.

2.https://www.reuters.com/world/us-mulls-fresh-bid-restrict-chipmaking-tools-chinas-smic-sources-2022-07-08/

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