在本系列的第 1 部分中，我們介紹了安全性在連接的嵌入式系統(tǒng)中的重要性，以及強制使用外部閃存的閃存的去集成。在本系列的第 2 部分中，我們介紹了下一代智能內(nèi)存安全閃存。在本系列的一部分中，我們將介紹與使用外部閃存的安全嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計問題。

    圖 4 顯示了安全閃存內(nèi)置的智能如何能夠提供嵌入式系統(tǒng)所需的性能、可靠性、安全性和功能安全性。使用標準總線協(xié)議，包括四通道串行外設(shè)接口（QSPI）和擴展串行外設(shè)接口（xSPI），智能安全閃存可以與主機配合使用，以實現(xiàn)要求苛刻的連接應(yīng)用所需的安全級別，同時保持與現(xiàn)有主機存儲器控制器的完全兼容性。
    對于不能發(fā)生故障的關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序，安全閃存可以確保系統(tǒng)的安全啟動，記錄關(guān)鍵信息并擴展基本功能的工作內(nèi)存。此類“故障安全”應(yīng)用的示例包括駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）、便攜式醫(yī)療設(shè)備、工廠自動化、國防級傳感器和無線通信系統(tǒng)。
    故障安全的一個重要方面涉及加密存儲的代碼和數(shù)據(jù)，以防止其被更改或以其他方式泄露。通過將加密引擎與嵌入式處理器集成，可以以安全的方式存儲數(shù)據(jù)。鑒于內(nèi)存占用量通常使CPU和特定任務(wù)的計算引擎所需的門數(shù)相形見絀，因此可以在智能安全閃存中以相對較低的增量成本實現(xiàn)加密和其他功能。
    安全閃存創(chuàng)建基于硬件的信任根，提供安全環(huán)境或與安全 MCU 提供的 TEE 集成。信任根的一個至關(guān)重要的角色是確保系統(tǒng)正確啟動，理想情況下基于受信任的計算組的設(shè)備標識符組合引擎（DICE）標準。安全啟動過程通過對閃存和主機 MCU 進行相互身份驗證來提供端到端保護，以確保遍歷總線的所有事務(wù)的機密性。而且，由于 Flash 是智能的，因此經(jīng)過身份驗證的啟動可以在不到某些應(yīng)用程序所需的 100 毫秒內(nèi)開始。
    將代碼安全地更新到版本的能力是安全啟動過程的同等重要的方面。這需要確保固件無線（FOTA）或其他形式的更新完成，沒有任何篡改或損壞，無論是故意的還是意外的。如果通過版本證明或其他方式檢測到任何篡改，則可以使用回滾保護功能來還原以前已知有效（盡管是下轉(zhuǎn)）版本的代碼。此相同功能還可用于保護在不安全的制造設(shè)施或服務(wù)中心可能發(fā)生的任何設(shè)備預(yù)配。
    嵌入式智能使安全的閃存能夠處理除保護存儲的代碼和數(shù)據(jù)之外的其他任務(wù)。例如，對原位驗證 （XIP）功能的支持使安全的閃存作為可信環(huán)境能夠直接執(zhí)行代碼，從而減輕主機 MCU 的負擔(dān)。這還可以通過減少MCU所需的片上RAM數(shù)量來幫助降低成本和功耗。
    汽車和工業(yè)自動化市場正在引領(lǐng)安全閃存的采用，這是由于需要滿足苛刻的安全性和功能安全要求。由于嵌入式系統(tǒng)中的潛在漏洞可能導(dǎo)致可遠程利用的攻擊，從而威脅到乘客或工人的安全，因此，如果不確保強大的安全性，就無法實現(xiàn)系統(tǒng)中的功能安全。因此，要求安全關(guān)鍵型應(yīng)用中的所有半導(dǎo)體元件（包括外部閃存設(shè)備）均符合駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的ISO26262標準和工業(yè)系統(tǒng)的IEC 61508標準。
    在現(xiàn)場持續(xù)監(jiān)控設(shè)備的健康狀況以及執(zhí)行遠程診斷和預(yù)防性維護也至關(guān)重要。閃存設(shè)備容易出現(xiàn)多種故障模式，包括由于電荷損失或宇宙輻射、延遲、功率損耗故障等引起的閃存單元故障，需要解決這些問題，以確保在20年或更長時間的使用壽命內(nèi)具有高可靠性。
    閃存的未來
    智能安全閃存作為eFlash的替代品正在被接受，隨著工藝幾何形狀縮小到28nm以下，eFlash注定會變得稀缺或完全消失?？梢约蒭Flash但需要專用于HSM功能的額外非易失性存儲器的芯片組也將受益于安全閃存的出現(xiàn)。在這兩種設(shè)計中，安全閃存能夠以加密安全的方式在受保護區(qū)域和主機MCU的HSM之間通過行業(yè)標準總線傳輸代碼和數(shù)據(jù)。
    預(yù)計采用安全閃存的設(shè)計將變得更加普遍，甚至對于滿足不斷變化的安全要求至關(guān)重要。攻擊正變得越來越普遍和復(fù)雜。預(yù)計法規(guī)將變得更加嚴格，增加的自主性將進一步提高安全性和功能安全的重要性。為了滿足這些不斷變化的需求，同時限度地縮短新功能的上市時間，設(shè)計工程師將越來越依賴只有智能安全閃存才能提供的敏捷性。