硬體加速助後量子密碼晶片落地

2026-09-01
後量子密碼(PQC)進入晶片與嵌入式系統後,導入難題很快由演算法支援延伸至效能、記憶體與安全啟動。振生半導體共同創辦人暨技術長羅宇呈表示,現行公開金鑰機制大量採用RSA、橢圓曲線密碼學(ECC)與橢圓曲線數位簽章演算法(ECDSA),若未來具備足夠能力的量子電腦成熟,加密基礎機制將面臨風險,企業與晶片業者因此需要提前準備PQC遷移。

羅宇呈指出,PQC導入嵌入式系統首先碰到的問題,是金鑰與簽章尺寸明顯增加,簽章、驗簽與金鑰產生也需要更多運算資源。對桌上型電腦或高效能處理器而言,額外延遲或許較容易吸收,但若是在Arm或RISC-V架構的微控制器(MCU)上以純軟體執行,效能與記憶體壓力會更加明顯。尤其安全啟動必須逐層驗證韌體簽章,驗證時間一旦拉長,就會直接反映在設備開機時間與使用體驗。
因此,羅宇呈認為PQC硬體加速器會成為晶片設計的重要環節。他表示,「團隊推出的晶片是市面上第一顆PUF-based PQC 晶片,實測比較軟體與硬體版本,在特定ML-DSA測試案例中,硬體加速可將延遲降低至百倍等級。」對資源有限的MCU而言,硬體化也可協助減少程式碼與記憶體占用,避免客戶為了支援PQC被迫提高處理器與記憶體規格。

振生半導體共同創辦人暨技術長羅宇呈指出,PQC遷移牽動架構與信任根設計,硬體安全將成產品競爭關鍵。


除了演算法效能,羅宇呈也把金鑰保護視為硬體安全的另一項核心。即使PQC提高公開金鑰密碼的抗量子能力,只要根金鑰遭到擷取,密碼服務仍可能失去保護效果。他以物理不可複製功能(PUF)比喻為晶片的指紋鎖,利用製程差異產生每顆晶片獨有的特徵,在需要使用金鑰時才重建秘密值,降低根金鑰長期儲存在一次性可程式化記憶體(OTP)而遭物理分析的風險。
羅宇呈表示,PUF設計仍須處理可靠度與老化問題,例如部分PUF可能因元件特性隨時間改變而出現位元翻轉,因此必須在電路設計與位元篩選機制上降低錯誤率。其目標是把PUF、PQC硬體加速與抗物理攻擊能力整合至硬體信任根,讓裝置身分、金鑰保護與安全啟動在晶片底層形成一致的信任基礎。
以安全啟動架構為例,相比傳統設計,羅宇呈說明,整合型安全晶片可在主處理器啟動前完成PQC簽章驗證,降低客戶導入PQC的材料成本(BOM Cost)。振生也已將PQC信任根IP整合至Arm運算子系統(CSS)先進製程相關設計, 並投入資料中心、國防與AI攝影機等應用,讓PQC遷移進一步落實到晶片層的信任與效能設計。

 

2026 PQC Taiwan|企業後量子安全高峰論壇特別報導—會後報導:


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