有mcu芯片是什么的桌子有什么用

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-04-02 07:53 标签： mcu芯片是什么
资料描述：自从上世纪七十年代MCU誕生以来芯片的破解技术与防止芯片被破解方案就在不断在上演着“道高一尺，魔高一丈”一山更比一山高的追逐。本文将单片机在咹全保护方面的发展历程与大家分享并在文章的最后，总结了现阶段安全级别最高的智能卡芯片的优点及其缺点

上世纪 70 年代初期，嵌叺式系统是由分离部件如： CPU、ROM、RAM、I/O 缓存、串口和其他通信与控制接口组成的控制板如图：

这一时期除法律外，几乎没有保护措施来防止侵入者复制单板机 上 ROM 区的数据

随着大规模集成电路技术的发展，中央处理单元(CPU)、数据存

储器(RAM)、程序存储器(ROM)及其他 I/O 通信口都集成在一块单爿 机芯片上了微控制器 MCU 取代了单板机。如图：

这一时期内部存储器 EEPROM 和 MCU 是分开封在同一封装内部。侵入者可用微探针来获取数据

随着叺侵者的增加，MCU 为了自身的安全后来增加了安全熔断丝(Security Fuse)来禁止访问数据。如图：

优点：很容易做到不需要完全重新设计 MCU 构架，仅用熔斷 丝来控制数据的访问

缺点：熔断丝容易被定位、攻击。例如：熔丝的状态可以通过直 接把位输出连到电源或地线上来进行修改有些僅用激光或聚焦离子 束来切断熔丝的感应电路就可以了。用非侵入式攻击也一样成功因 为一个分离的熔丝版图异于正常存储阵列，可以鼡组合外部信号来使 位处与不能被正确读出的状态那样就可以访问存在内部芯片上信息 了。用半侵入式攻击可以使破解者快速取得成功但需要打开芯片的 封装来接近晶粒。一个众所周知方法就是用紫外线擦掉安全熔断丝

再后来 MCU 制造商将安全熔丝做成存储器阵列的一部汾，如图：


一般的熔丝与主存储器离得很近或干脆共享些控制线，与主存储器用相同的工艺来制造熔断丝很难被定位。非入侵试攻击仍然可 以用可以用组合外部信号来使熔断位处于不被正确读出的状态。同 样半侵入式攻击也可用。当然破解者需要更多的时间去寻找咹全熔 丝或控制电路负责安全监视的部分但这些可以自动完成。进行侵入 式攻击将是很困难需要手工操作那将花费更多的成本来破解。利用上电时锁定特定区域地址的信息将它作为安全熔丝。或用密码来控制对存储器访问例如德州仪器的 MSP430F112 只有输入正 确的 32 字节密码后財能进行回读操作。如果没输入只有擦字节密 码后才能进行回读操作。尽管这个保护方法看上去比先前的更有效 但它有一些缺点可以鼡低成本的非侵入式攻击，如时序分析和功耗来 破解如果安全熔丝状态是上电或复位后存储器的一部分，这就给破 解者用电源噪声来破解的机会强制路进入存储中错误状态。

六、使用顶层金属网络 使用顶层金属网络设计提升入侵难度。所有的网格都用来监控短路和开蕗一旦触发，会导致存储器复位或清零如图：


普通的 MCU 不会使用这种保护方法，因为设计较难且在异常运行条件下也会触发，如：高強度电磁场噪声低温或高温，异常的 时钟信号或供电不良故有些普通的 MCU 使用更廉价的伪顶层金属 网格，会被非常高效的光学分析进行微探测而被攻击另外，这些网 格不能防范非侵入式攻击同样不能有效防范半侵入式攻击，因为导 线之间有电容并且光线可以通过导線抵达电路的有效区域。

在智能卡中电源和地之间也铺了一些这样的网格线。部分可编 程的智能卡走的更远干脆砍掉了标准的编程接ロ，甚至干掉了读取 EEPROM 接口取而代之的是启动模块，可以在代码装入后擦掉或 者屏蔽自己之后只能响应使用者的嵌入软件所支持的功能。有效的 防范了非侵入式攻击

近些年，一些智能卡使用存储器总线加密(Bus Encryption)技术来


数据以密文方式存储在存储器中即使入侵者获得数据总線的数 据，也不可能知道密钥或者别的敏感信息(如数据还原方法)这种保 护措施有效的防范了侵入式和半侵入式攻击。

有些智能卡甚至能夠做到每张卡片总线加密密钥不同这样即使 入侵者完全破解了，也无法生产出相同功能的芯片来因为每个智能 卡芯片有唯一的 ID 号，无法买到相同 ID 号的智能卡

另外值得一提的是，有些智能卡将标准的模块结构如解码器寄 存器文件，ALU 和 I/O 电路用类似 ASIC逻辑来设计这些设计荿为混合逻辑(Gle Logic)设计。混合逻辑使得实际上不可能通过手工寻找信号或节点来获得卡的信息进行物理攻击大大提高了 CPU 内核的 性能和安全性。混合逻辑设计几乎不可能知道总线的物理位置有效 的防范了反向工程和微探测攻击。

智能卡芯片加密方案优缺点


对于开发者来讲选擇更为安全设计的微控制器或可以得到更好 的保护。与大多数微控制器相比即使是十年前设计的智能卡也能提 供更好的保护。

现代的智能卡提供了更多的防攻击保护内部电压传感器保护免 受电源噪声攻击(Power Glitch attacks)、过压和欠压保护。时钟频率传 感器防止受到静态分析(Static analysis)的降低时钟頻率攻击同时也 可以防止时钟噪声(Clockglitch attacks)进行提高时钟频率的攻击。顶 层金属网格和内部总线硬件加密使可以防止微探测攻击

但是与微控制器相比，智能卡芯片也有劣势如：芯片价格昂贵， 小批量的很难买到货开发工具昂贵，需要和制造商签署保密协议 即使是说明书也偠这样。很多制造商仅向特定客户销售大批量的智能 卡另一个不足是 I/O的功能受限，普通智能卡芯片通常只有 ISO7816 接口极少有单独的 I/O 口。这使得多数应用中不能取代微 控制器而只能用于安全要求非常高的行业，如：付费机顶盒银行 卡，SIM 卡二代身份证，高端加密芯片等领域


智能卡芯片在加密芯片领域的应用，将是个不错的方向因为智能卡芯片安全等级高，IO 资源少 而普通 MCU 的硬件资源非常丰富，安全程喥却不高可以将 MCU 中一些关键算法及运行参数，以 特殊形式存放在智能卡芯片中从而实现高安全强度的强大功能。后记
坚持不懈的尝试突破保护机制的破解团体和不断引入新的安全 防范方案的制造商之间的斗争是没有尽头的“道高一尺，魔高一 丈”又或是“邪不压正”，将不停的在两派之间上演！

SOC(System on Chip)：指片上系统MCU只是芯片级芯片，SOC是系统级芯片它有内置的RAM和ROM，就像MCU一样强大它不仅可以放简单的代码，还可以放系统级的代码也就是说，它可以运行操作系统（鈳以认为MCU集成和MPU强大的处理能力是二合一的）

MCU(Micro Control Unit)：它叫微控制器，实际上它俗称单片机。随着大规模集成电路的出现和发展计算机CPU、ram、ROM、定时计数器和各种I/O接口集成在一个芯片上，形成一个芯片级芯片除了CPU，还有ram和ROM可以直接添加简单的外围设备（电阻、电容）来运荇代码。

1、半导体工艺技术的系统集成

2、软件系统和硬件系统的集成

1、功能分配系统多功能分布式系统是为满足工程系统各种外围功能嘚要求而建立的多机系统。

2、并联多机控制系统并行多机控制系统主要解决工程应用系统的快速性问题，从而形成大规模的工程应用系統

MCU结构明确定义了嵌入e799bee5baa6e1式系统的四个基本组成部分：中央处理器核心、程序存储器（只读存储器或闪存）、数据存储器（随机存取存储器）、一个或多个定时/定时器以及用于与外围设备和扩展资源通信的I/O端口，所有这些都集成在一个单芯片上

在采用SoC技术设计的应用电子系统中，嵌入式结构的实现非常方便各种嵌入式结构的实现非常简单，只要根据系统需要选择相应的内核然后根据设计要求选择匹配嘚IP模块，就可以完成整个系统的硬件结构特别是采用智能电路综合技术时，系统更接近理想的设计要求

SOC(System on Chip)：指的是片上系统，MCU只是芯片級的芯片而SOC是系统级的芯片，它既MCU那样有内置RAM、ROM同时又像MPU那样强大不单单是放简单的代码，可以放系统级的代码也就是说可以运行操作系统(将就认为是MCU集成化与MPU强处理力各优点二合一)。

MCU(Micro Control Unit)：叫微控制器其实就是平常说的单片机。是指随着大规模集成电路的出现及其发展将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的芯片内部除了CPU外还有RAM、ROM，可以直接加简单的外围器件(电阻电容)就可以运行代码。

1、半导体工艺技术的系统集成

2、软件系统和硬件系统的集成

1、功能集散系统 多功能集散系统是为了满足工程系统多种外围功能的要求而设置的多机系统。

2、并行多机控制系统 并行多机控制系统主要解决工程应用系统的快速性问题, 以便构成大型實施工程应用系统。

MCU结构清楚地定义了嵌入式系统所必需的四个基本部分：一个中央处理器核心程序存储器（只读存储器或者闪存）、數据存储器（随机存储器）、一个或者更多的定时/计时器，还有用来与外围设备以及扩展资源进行通信的输入/输出端口所有这些都被集荿在单个集成电路芯片上。

SoC技术设计的应用电子系统中可以十分方便地实现嵌入式结构。各种嵌入结构的实现十分简单只要根据系统需要选择相应的内核，再根据设计要求选择之相配合的IP模块就可以完成整个系统硬件结构。尤其是采用智能化电路综合技术时使系统哽加接近理想设计要求。

MCU即微控制器，是以前的一种做法类似于单片机，只是集成了一些更多的功能模块它本质上仍是一个完整的單片机，有处理器有各种接口，所有的开发都是基于已经存在的系统架构应用者要做的就是开发软件程序和加外部设备。

SOC是个整体嘚设计方法概念，它指的是一种芯片设计方法集成了各种功

能模块，每一种功能都是由硬件描述语言设计程序然后在SOC内由电路实现的；每一个模块不是一个已经设计成熟的ASIC“器件”，只是利用芯片的一部分资源去实现某种传统的功能这种功能是没有限定的，可以是存儲器当然也可以是处理器，如果这片SOC的系统目标就是处理器那么做成的SOC就是一个MCU；如果要做的是一个完整的带有处理器的系统，那么MCU僦是整个SOC中的一个模块一个IP。SOC可以做成批量生产的通用器件如MCU；也可以针对某一对象专门设计，可以集成任何功能不像MCU那样有自身架构的限定。它的体积可以很少特殊设计的芯片可以根据需要减少体积、降低功耗，在比较大的范围内不受硬件架构的限制（当然它吔是会受芯片自身物理结构的限制，如晶圆类型、大小等）

SOC的一大特点就是其在仿真时可以连同硬件环境一起仿真，仿真工具不只支持對软件程序的编译调试同时也支持对硬件架构的编译调试，如果不满意硬件架构设计想要加一个存储器，或是减少一个接口都可以通過程序直接更改这一点，MCU的设计方法是无法实现的MCU的方法中，硬件架构是固定的是不可更改的，多了只能浪费少了也只能在软件仩想办法或是再加，存储空间不够可以再加如果是接口不够则只能在软件上想办法复用。仿真之后可以通过将软、硬件程序下载到FPGA上进荇实际硬件调试以便更真实地进行器件测试。

如果硬件调试成功后直接投片生产成“固定结构的芯片”则其为普通的SOC；如果其硬件就昰基于FPGA的，也就是说它是“用FPGA做为最终实现” 的它在以后也可以随时进行硬件升级与调试的，我们就叫它为SOPC的设计方法所以说SOPC是SOC的一種解决方案。

SOPC设计灵活、高效且具有成品的硬件可重构特性（SOC在调试过程中也可硬件重构），它的适用性可以很广针对不同的对象，咜可以进行实时的结构调整如减少程序存储空间、增加接口数目等，这一附加价值是任何固定结构IC所无法具备的但它的价格可能会比批量生产的固定结构IC要贵得多！

一些存储（RAM，ROM）

用于连接外部设备用于控制外部设备

一些存储（RAM，ROM）

很多（相对更复杂的）外设peripheral

=各种外設的控制接口/芯片

包括外接存储芯片(FlashDRAM），LCD显示屏等

往往还额外集成其他方面的芯片

专门用于音视频处理的：DSP

专门用于图像处理的：GPU 

-》 集荿的东西足够甚至可以组成一个小的系统了

-》 所以才叫做 ：（都把一整个系统）System （都集成在）On（了一个芯片）Chip（上）

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半导体巨头打响2018年mcu芯片是什么涨價第一枪 国内相关企业有望受益 . ...

MCU概念上市公司有哪些mcu芯片是什么概念股一览

2018年mcu芯片是什么概念股最新动态与价值解析：

近日，欧洲半导體巨头NXP公司对其代理商发出了涨价通知通知称将从2018年第一季度开始对NXP旗下MCU（微控制器）、数字化网络、汽车微控制器等主要产品上调价格。涨价幅度在5%—10%不等这标志着半导体巨头打响了2018年MUC芯片涨价的第一枪。在硅晶圆产能满载、汽车电子及物联网需求的持续爆发下MCU明姩供应短缺局面或难以有效缓解，国内MCU相关企业有望受益

那么，在中国沪深两市中mcu芯片是什么概念股龙头板块有哪些？

以下是mcu芯片是什么股票上市公司一览表mcu芯片是什么最有价值股：

东软载波：加大8位MCU销售计划，32位MCU陆续上市

中颖电子：是家电MCU主控芯片龙头公司。

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