Маршрут разработки криптографического контроллера для цифровой подписи с FPGA-верификацией и MPW-прототипированием

Аннотация

В статье предложен и экспериментально апробирован формализованный маршрут разработки специализированного криптографического контроллера, предназначенного для аппаратной реализации электронной цифровой подписи. Предлагаемый маршрут представляет собой методику, охватывающую полный цикл разработки – от архитектурного проектирования до подготовки проекта к MPW-производству. Архитектура контроллера формируется по модульному принципу, при котором система состоит из функционально независимых аппаратных блоков, разрабатываемых и верифицируемых как отдельные модули. Для каждого модуля выполняются RTL-реализация, разработка слоя аппаратной абстракции и аппаратная верификация на этапе FPGA-прототипирования. Критически важные модули после аппаратной верификации проходят физическую апробацию в MPW-потоке. После модульной проверки выполняется интеграция блоков в состав системы, формируется итоговая карта памяти и проводится системная аппаратная верификация. Экспериментальная апробация методики выполнена на демонстрационном вычислительном модуле TinyQV, совместимом с архитектурой RISC-V. Аппаратная верификация проведена на FPGA-платформе GOWIN Tang Primer 20K, а физическая реализация выполнена в MPW-потоке платформы TinyTapeout с использованием PDK SkyWater SKY130. Полученные результаты подтверждают воспроизводимость предложенного маршрута разработки и его применимость для создания специализированных криптоконтроллеров для задач информационной безопасности и встраиваемых систем.