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| 編輯推薦： |
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本书全面阐述了新兴技术驱动的硬件安全，重点阐述了新兴技术的内在特性，以及如何利用这些特性来实现硬件安全基元。本书还介绍了实现上述硬件安全基元和方案的自旋电子器件、忆阻器、硅纳米线晶体管和光电器件，并给出了详细的硬件安全应用案例研究。本书还讨论了集成电路供应链各个阶段面临的安全问题，包括设计、代工生产、封装集成、测试验证等阶段所涉及的威胁和应对措施。总之，本书旨在提供一个全面的视角来阐述新兴技术中超越传统CMOS技术的新颖特性，这些特性具有良好的前景，有助于推动硬件安全的发展。
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| 內容簡介： |
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本书全面涵盖了硬件安全概念，这些概念源自新型逻辑与存储设备及其相关架构的独特特性。本书聚焦将设备独有的特性（如多功能性、运行时多态性、内在熵、非线性、异构集成的便捷性、防篡改性等）映射到其所助力实现的安全基元上，这些安全基元包括静态和动态伪装、真随机数生成、物理不可克隆函数、大规模安全异构系统以及防篡改存储器。本书还深入探讨了几种设备技术，这些技术能够提供诸如自旋电子开关、忆阻器、硅纳米线晶体管和铁电器件等关键特性，以满足安全基元和方案的需求。同时，针对每一种概述的安全应用，本书都给出了详细的案例研究。总体而言，本书全面剖析了新型设备中发掘出的极具潜力的特性如何推动硬件安全的进步，而这些特性恰恰是传统CMOS器件所不具备的。
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| 關於作者： |
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Nikhil Rangarajan，纽约大学阿布扎比分校工程系的杰出学者，以其在非易失性存储器（NVM）技术和硬件安全领域的创新研究而广受赞誉。作为该领域的领军人物，他提出了一种基于磁电反铁磁体的新型安全、防篡改非易失性存储器技术——SMART技术，这一突破性成果不仅提高了存储密度、降低了功耗，还显著增强了数据的安全性。Satwik Patnaik，美国德克萨斯农工大学电气与计算机工程系的杰出学者，以其在硬件安全领域的深入研究和创新成果而广受赞誉。作为该领域的领军人物之一，他致力于探索硬件系统中的安全漏洞与防御机制，为提升电子设备的整体安全性做出了重要贡献。Johann Knechtel，纽约大学阿布扎比分校工程系的杰出学者，是硬件安全领域备受瞩目的研究专家。他以其深厚的学术背景和卓越的研究成果，在硬件安全及相关新兴技术领域内享有极高的声誉。Shaloo Rakheja，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校霍洛尼亚克微纳技术实验室的杰出研究者，同时也是硬件安全领域备受尊敬的学者。她的研究旨在通过创新的微纳技术手段，提升硬件系统的安全性和可靠性，为应对日益复杂的硬件安全挑战提供了新思路和解决方案。Ozgur Sinanoglu，纽约大学阿布扎比分校工程系的杰出教授，是硬件安全及VLSI（超大规模集成）电路设计领域的权威学者。在硬件安全方面，他深入探索了硬件木马检测、硬件安全验证、可信硬件设计等领域，为学术界和工业界提供了宝贵的理论指导和实践经验。
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译者序推荐序前言第1章 硬件安全概貌11.1 硬件安全基础11.1.1 运行时数据安全21.1.2 确保硬件的完整性与机密性51.2 CMOS技术在硬件安全方面的局限性171.3 新兴技术的内在特性181.3.1 可重构性181.3.2 运行时多态性201.3.3 非线性和本征熵201.3.4 异构物理集成201.3.5 抗篡改性与抗侧信道攻击性201.4 本章小结21参考文献21第2章 静态伪装的可重构性312.1 引言312.2 用于静态伪装的可重构新型器件312.3 典型多功能器件322.3.1 全自旋逻辑器件322.3.2 硅纳米线场效应晶体管332.3.3 二维器件342.4 案例研究：使用巨型自旋霍尔效应器件进行静态伪装352.4.1 GSHE开关的表征与比较362.4.2 安全分析402.5 本章小结43参考文献43第3章 基于运行时多态的动态伪装463.1 引言463.2 使用多态器件实现动态伪装463.3 典型多态器件473.3.1 磁逻辑器件473.3.2 畴壁器件483.3.3 基于拓扑绝缘体的器件493.4 案例研究：用磁旋逻辑器件实现动态伪装503.4.1 MESO器件基础513.4.2 MESO门的功能多态性533.4.3 针对不可信代工机构的动态伪装553.4.4 针对不可信测试机构的动态伪装583.4.5 针对不可信终端用户的动态伪装623.5 本章小结63参考文献64第4章 物理不可克隆函数的非线性特性664.1 引言664.2 基于新兴技术的物理不可克隆函数的特性664.3 典型PUF器件684.3.1 忆阻器684.3.2 碳纳米管器件684.3.3 3D集成704.3.4 光学器件714.4 案例研究：等离子增强的光学物理不可克隆函数724.4.1 关于器件物理学的探索734.4.2 概念764.4.3 评估784.5 本章小结84参考文献84第5章 真随机数生成器的本征熵875.1 引言875.2 构建基于新型器件的真随机数生成器875.3 典型真随机数生成器885.3.1 铁电场效应晶体管885.3.2 扩散忆阻器895.3.3 自旋骰子905.4 案例研究：用于TRNG的进动纳磁切换915.4.1 熵源925.4.2 实现方案935.4.3 随机性和性能基准945.5 本章小结97参考文献98第6章 用异构的2.5D和3D集成保护硬件与数据安全1006.1 引言1006.2 异构2.5D和3D集成的概念1016.3 用于硬件安全的2.5D和3D集成1026.3.1 硬件的机密性与完整性1026.3.2 运行时数据安全1056.4 案例研究Ⅰ：用于知识产权保护和木马防护的3D集成1066.4.1 3D集成对安全性和实用性的影响1076.4.2 知识产权保护的方法1126.4.3 知识产权保护的结果分析1146.4.4 防止针对性木马植入的方法1236.4.5 防止针对性木马植入的结果1276.5 案例研究Ⅱ：用2.5D集成技术来保护针对不可信芯粒的系统级操作1336.5.1 2.5D信任根的概念和背景1356.5.2 2.5D信任根的架构和实现1386.5.3 实验评估1456.6 本章小结154参考文献154第7章 基于新兴技术的防篡改硬件1607.1 引言1607.2 防篡改逻辑和存储技术概述1607.3 防篡改硬件的典型实现1617.3.1 基于保护涂层的防读硬件1617.3.2 基于碳纳米管传感器的加密应用1627.3.3 3D硬件笼箱1637.4 案例研究：基于安全磁电反铁磁体的防篡改非易失性存储器1647.4.1 SMART的构造和工作原理1657.4.2 基于SMART的安全存储1667.5 本章小结169参考文献169第8章 新兴技术对侧信道攻击的抵御1728.1 引言1728.2 新兴技术可提供的内生防御措施1728.3 抵御侧信道攻击的典型实现1738.3.1 全自旋逻辑1738.3.2 忆阻器1748.3.3 硅纳米线场效应晶体管1748.4 案例研究Ⅰ：负电容场效应晶体管对功耗侧信道攻击的影响1758.4.1 NCFET的功耗1778.4.2 功耗侧信道评估的CAD流程1778.4.3 实验评估1808.5 案例研究Ⅱ：3D集成对热侧信道攻击的影响1858.5.1 热侧信道1878.5.2 方法1898.5.3 评估实验1938.6 本章小结197参考文献198附录202附录A s-LLGS方程202附录B NIST SP 800-22统计测试套件203附录C 关于k-security现有技术的局限性和进展状况204
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本书呈现了硬件安全与新兴技术交叉领域的最新研究进展，并对这两个领域的基础知识进行了全面介绍。本书重点介绍了可用于硬件安全需求的新兴技术的独特性质，并讨论了利用这些特性来构建安全计算和存储系统的方法。本书以结构化、逻辑化的方式介绍了以安全为中心的新型器件的特性及最新研究成果。这些成果可以激发技术人员对该领域更深入的兴趣和探索。具体而言，本书全面阐述了由新兴技术（以新型逻辑和存储器件为代表）以及相关架构而衍生的硬件安全，并着眼于新兴技术的内在特性，包括可重构性、运行时多态性、非线性、本征熵、异构物理集成、抗篡改性与抗侧信道攻击性，还详细介绍了如何利用这些特性来实现硬件安全基元，包括静态和动态伪装、物理不可克隆函数、真随机数生成器、用异构的2.5D和3D集成保护硬件与数据安全、防篡改硬件与抗侧信道攻击等。本书还讨论了实现上述硬件安全基元和解决方案的自旋电子器件、忆阻器、硅纳米线晶体管和光电器件。对于每种技术，本书都给出了详细的安全应用案例研究，以帮助读者更好地理解其实现原理。总体来说，本书旨在提供一个全面的视角来阐述新兴技术中超越传统CMOS技术的新颖特性，这些特性具有良好的前景，有助于推动硬件安全的发展。本书适合电气和计算机工程领域的研究人员和从业人员，以及有志于扩大知识面的读者阅读。本书采用结构化的描述方法，既涵盖了各类新兴技术的基础知识，也详细介绍了其中富有前景的技术特性和安全方案，还提供了多个研究案例，以帮助读者更好地理解实现原理。本书不仅可以作为硬件安全领域基础概念和最新技术的参考，而且可以为读者的工作提供技术灵感。
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