有效防止FPGA設計被克隆的技術

據估計，目前盛行的假冒電子產品已經占到整個市場份額的10%，這一數據得到了美國反灰色市場和反假冒聯盟(AGMA)的支持。AGMA是由惠普、思科和其它頂級電子OEM公司組成的一個行業組織。據該組織估計，制造商因盜版造成的損失超過1000億美元，而對最終用戶來說，信譽損毀和可靠性問題帶來的隱性成本則更難以確定。

可編程邏輯的流行和ASIC的衰退帶來的負面影響是拷貝設計越來越容易。對ASIC做反向工程是一件困難、昂貴且費時的工作，而拷貝最流行的FPGA配置比特流則相對簡單。如圖1所示。

圖1：偷竊一個FPGA設計并不復雜。

因此，許多公司也許會發現他們的知識產權(IP)第二天就出現在競爭對手的產品中。剽竊者無需花費研發成本，因而能夠以比合法供應商低得多的價格出售產品，從而竊取更多的市場份額。

關鍵問題是如何才能阻止這種偷竊行為并證明設計所有權。Algotronix公司推出的DesignTag產品試圖解決上述問題。DesignTag代碼可隱藏在FPGA比特流中，因此很難被定位和去除，即使剽竊者知道FPGA比特流中包含的DesignTag代碼。

一旦這個代碼被復制進盜版比特流中，它就像信標一樣不斷提示：該設計是盜版的。這在概念上非常類似于使用UV筆標記郵政編碼或郵遞區號，盡管它不能阻止盜版，但日后被使用時則能明確所有權。

在XC3S2000 FPGA中DesignTag代碼只占用價值0.57美分的硅片(使用100片以上的目錄價)，占用芯片上1.3%的邏輯資源。與非法拷貝造成的潛在損失相比，這點開銷微不足道。

更隱匿的問題來自所謂的“過制造(over-building)”。造成這個問題的背景是，過去10多年中許多公司撤消生產部門，專注于設計產品，并將產品交給合同廠商(CEM)制造。這種方式將CEM置于中心和關鍵位置。當然，絕大多數CEM是負責任的，提供有價值的服務。但也有少數不道德的CEM會生產超出合同數量的產品并出售給灰色市場，以便從中贏取超額利潤。這時DesignTag就能派上用場，用來識別設計的來源和所有者。

DesignTag的另一個應用是提供串行序列號或版本識別。例如，醫療、汽車、工業、軍事或航空領域的制造商可能希望在設備上打上最終用戶代碼的標記，或跟蹤FPGA配置版本。在更新頻繁的應用場合，版本控制尤其重要。無需進行電氣連接就能在運作中的系統中檢測出DesignTag，這對球柵陣列封裝來說好處更大，因為接觸這種封裝的頂部要比電氣連接方便得多，而且無需借助于可能影響正常工作的軟件或硬件中斷就能實現監視功能。

另外一個潛在的好處是讓嵌入式系統與DesignTag交互，以便標記出故障或狀態條件。在這類應用場合，DesignTag經過編程可以輸出一個指示內部狀態的不同代碼。