从存储器到芯片安全，力旺携熵码以技术创新助力AI/HPC发展

在万物互联的时代，芯片设计面临前所未有的挑战。特别是随着近来人工智能(AI)与高效能运算(HPC)应用崛起，不仅需要具备强大的运算能力，还必须有确保高度安全的存储能力。而肩负存储重要关键信息，如密钥、校正码、修复数据等数据的非挥发性存储器 (Non-Volatile Memory, NVM)，也同样面临着因应高端芯片需求和先进制程变化所带来的设计革新挑战—高效、低功耗、以及安全要求。

力旺电子(eMemory Inc.)凭藉多年专注于NVM技术的深厚基础，将一次可编程(One Time Programmable, OTP) NVM-- NeoFuse的设计持续创新，布局至各式制程技术平台，并基于NeoFuse技术开发出「物理不可复制功能」(Physical Unclonable Function, PUF)，尔后创立子公司熵码科技(PUFsecurity Corp.)延伸开发硬件安全解决方案，打造从NVM到PUF、再到有完整软硬件安全功能与架构的一站式解决方案，满足客户在先进应用的存储与安全需求。凭藉这些技术创新，力旺与熵码在今年的亚洲金选奬(EE Awards Asia 2024)中分别荣获「年度最佳IP/处理器」与「最佳安全技术平台」殊荣。

AI/HPC对NVM的需求增长与规格挑战，NeoFuse如何突破?

因应AI与HPC应用快速普及，先进制程节点持续迈向5nm及其以下节点，同时也对于效能、功耗以及NVM技术的可靠性与成本提出了更高要求。为因应先进制程的挑战，力旺的NeoFuse OTP技术，以突破性设计——可在不增加成本、复杂度的情况下，在先进制程节点持续成功验证，为高效能应用提供最佳解决方案。作为总是一次就通过先进制程（从 16nm 到 3nm）验证、并计划于2025年完成3nm布局的 OTP，NeoFuse是人工智能、HPC、数据中心和汽车领域等高要求应用最理想的选择。

先进制程推进至5nm，最大的挑战来自于元件额定供给电压从 1.8V 降至 1.2V。为了克服高嵌入式非挥发性存储器编程电压之挑战，NeoFuse采用创新的电路架构与内部电路耐压设计，可将内部电压提升3-4倍，即使高电压运作下也能保持元件可靠度，并具备高温耐受性，在 5nm 以下制程支持高达150°C的运作环境。此外，因应先进制程而生的新型NeoFuse也将错误校正码(ECC)作为缺省配备，客户可用预留的位元(parity bit)进行修补校正。

NeoFuse以反熔丝(Anti-Fuse) OTP技术为基础，相较于电子熔丝(eFuse)，NeoFuse的机制使其编程单元和未编程单元之间的物理差异变得不可见，使其成为比eFuse更安全的选择; 随着在AI等先进应用下对OTP容量有更大的需求下，NeoFuse所占面积也相对节省。而其专利的3T结构较传统OTP的 2T结构增加了一个调节晶体管，可提高良率、可靠性和编程成功率，更简化周围电路的设计从而减少测试时间和成本。

NeoFuse在今年也与各式新兴应用取得合作，例如九月，NeoFuse与西门子(Siemens)联手推出SRAM存储器修复工具，结合西门子的Tessent™ MemoryBIST工具与NeoFuse OTP技术，显着提升了存储器的测试与修复效率，帮助所有需要大量运算的芯片解决SRAM需求骤增、良率下滑的挑战。

NeoFuse的这些优势使其赢得了2024年EE Awards Asia的「年度最佳IP/处理器」大奬殊荣。

NeoFuse到PUF：建构硬件安全坚实基础

力旺透过NeoFuse技术进一步发明了性能近乎理想PUF的NeoPUF。力旺以其NeoFuse和NeoPUF技术和产业资源为基础，于2019年成立了熵码科技，专注于将安全存储和密钥技术发展成为不同层级的硬件安全解决方案，包括硬件信任根(PUFrt)和加密协处理器(PUFcc)。

PUF在PUFrt中扮演可生成每颗芯片独特口令的角色，可运用于生成根密钥或独特身份码(UID)，并安全存储在NeoFuse OTP中。而PUFrt内的真随机数生成器(True Random Number Generator, TRNG) 则能无痕地融入PUF值创造更高品质随机数，以满足更多元且高规格的安全需求。最后，PUFrt的整体设计环环相扣，形成一个完整的抗攻击保护壳，是打造始于每一个物联网端点芯片之信任安全链的坚实基础。PUFcc则在PUFrt之上整合全套经美国国家标准暨技术研究院(NIST)认证的加密演算法，可以支持更多安全启动、安全更新、安全调试(Debug)等高端安全功能。

熵码在今年与ARM合作，以PUFcc与 Corstone-300整合的强大安全架构通过SESIP和PSA Certified Level 3 RoT Component认证，证明了熵码的安全解决方案，不仅满足安全规范要求，更能配合各式安全架构设计，大幅简化芯片设计与验证流程。

展望未来：全面布局高效能应用

力旺总经理何明洲谈论到，由于非挥发性存储器和芯片安全解决方案的研发重点不同，透过结合力旺与熵码两家公司各自专精的硬件和软件 IP技术协作，可为客户更全面地提供从数据存储到芯片安全的一站式解决方案。这种协同效应在技术上相辅相成，不仅有助于帮助客户简化芯片设计流程、缩短开发周期，更可以获得完整的软硬件技术服务支持，大幅降低了风险成本。

展望未来，力旺已擘划了接下来3-5年的开发蓝图，除了积极扩展其NeoFuse技术在制程节点的布局，也有多项新NVM技术在开发中。

熵码方面，则是即将为汽车安全设计推出PUFhsm解决方案，满足更高层次且多样化的安全应用场景，并透过与产业巨擘合作，加速市场渗透。何总经理也表示，相当看好Caliptra 带动的相关方案需求与商机，预计透过其PUFrt支持数据中心所需要的安全性。Caliptra是开放运算计划(Open Compute Project, OCP)最新发布的数据中心服务器安全标准，旨在满足边缘和机密运算应用的更高安全要求，并逐步扩展到所有芯片类型。

随着AI、HPC及IoT应用的持续成长，力旺与熵码不仅推动了NVM与PUF技术的进化，更持续站在客户角度助其达成目标与提升产品价值。预计这些核心技术将持续引领并推动产业创新，为数码时代提供更强大的基础技术支持。两家公司在EE Awards Asia 2024中的荣誉，正是展现其技术影响力的最佳写照。