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美國軍用集成電路供應(yīng)鏈風(fēng)險及其應(yīng)對措施

文檔作者：胡開博，張倩文檔來源：工業(yè)和信息化部電子科學(xué)技術(shù)情報研究所		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年09月05日
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上一篇：淺談自舉電路在電路設(shè)計中的應(yīng)用

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L一產(chǎn)業(yè)發(fā)展烹烹煮腮烹出U
羹國軍用集成電路
供應(yīng)鏈風(fēng)險及其應(yīng)對措施
胡開博，張倩
(工業(yè)和信息化部電子科學(xué)技術(shù)情報研究所，北京，1 00040)
摘要：本文對當(dāng)前美國軍用集成電路供應(yīng)鏈面臨的風(fēng)險進(jìn)行了詳細(xì)分析，包括偽冒元器件、惡意芯片、集
成電路工業(yè)基礎(chǔ)，并從戰(zhàn)略、管理、技術(shù)三個層面對美國政府采取的應(yīng)對措施進(jìn)行了深入研究，最后提出
了啟示。
關(guān)鍵詞：軍用集成電路；供應(yīng)鏈風(fēng)險；美國；應(yīng)對措施
The Risk of Military Integrated Circuit Supply Chain
in the United States and its Countermeasures
HU Kai-bo，ZHANG Qian
(Electronic Technology Information Research Institute，Beijing，100040 China)
Abstract：The military integrated circuit(IC)supply chain risks in the U．S．a(chǎn)re analyzed in detail，including
counterfeit component，malicious chip，and IC industrial base．The strategic，management，and technology measures
taken by the U．S．government are studied．At last，the enlightenment is put forward．
Keywords：Military integrated circuit；Supply Chain Risk；U．S．；Countermeasure
1 引言
隨著集成電路供應(yīng)鏈全球化發(fā)展、產(chǎn)品更新?lián)Q
代加快，美國軍用關(guān)鍵產(chǎn)品呈現(xiàn)不可溯、不可控態(tài)
勢，國防安全遭到威脅。為此，美國政府高度重視軍
用集成電路供應(yīng)鏈安全，從戰(zhàn)略、管理、技術(shù)等層面
采取了一系列措施。
2美國軍用集成電路
供應(yīng)鏈面臨的風(fēng)險
2．1偽冒元器件大量滲入軍用集成電路
供應(yīng)鏈
美軍部分裝備超期服役及戰(zhàn)損加劇，需要大量
芯片產(chǎn)品，而關(guān)鍵芯片尤其是停產(chǎn)斷檔產(chǎn)品的采購
過度依賴分銷商，采購渠道錯綜復(fù)雜，使得偽冒電子
http：Ilwww．cicmag．com
萬方數(shù)據(jù)
凼U C巾hin國a In集te成電路 產(chǎn)業(yè)發(fā)展—一gratedCircuit ■●■■一 ， 衛(wèi)矚瓜一
元器件成為威脅美軍集成電路供應(yīng)鏈安全的最大問
題。偽冒電子元器件是指非原廠生產(chǎn)的或者版圖及
等級、型號、生產(chǎn)日期等信息被更改的那些企圖冒充
原廠元器件的偽造品或假冒品㈣。
美國商務(wù)部在2010年國防工業(yè)基礎(chǔ)評估中指
出，偽冒電子元器件案件由2005年的3369起增長
到2008年的8644起【2】。尤其近兩年，偽冒電子元器
件案件呈現(xiàn)更快上升勢頭，美國iSuppli市場研究公
司2012年年初的調(diào)查顯示，偽冒電子元器件案件
201 1年比2009年增加了4倍【7】，主要涉及模擬集成
電路、微處理器、存儲器、可編程邏輯器件和晶體管
五大類，并有從集成電路向分立器件擴散的趨勢[81。
10月，iSuppli公司再次發(fā)出警告，偽冒電子元器件
案件數(shù)仍在以201 1年的速度繼續(xù)增長，增長率達(dá)到
107．3％【9】。
偽冒電子元器件已滲透到美國電子元器件生產(chǎn)
商、分銷商、裝備集成商和國防部等供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)，
受影響部門或企業(yè)的數(shù)量占整個國防電子供應(yīng)鏈的
40％12]。美國商務(wù)部表示偽冒電子元器件正導(dǎo)致武器
系統(tǒng)的可靠性每年下降5％。15％1m1；偽冒電子元器
件一旦裝機，其檢驗、替換的時間與經(jīng)濟成本將十分
巨大，美國國防部估計，僅替換現(xiàn)役裝備中仿制和翻
新的電子元器件的費用就將高達(dá)數(shù)億美元[11]。偽冒
電子元器件也已成為導(dǎo)致裝備研制項目超期或超支
的重要原因之一，美國國家宇航局某探測項目曾因
此不得不延期9個月，并超支20％1坨1。美政府問責(zé)署
在對國防后勤局、導(dǎo)彈防御局等國防部門和若干裝
備的調(diào)查中均發(fā)現(xiàn)了偽冒電子元器件【，31；201 1年底
參議院軍事委員會調(diào)查發(fā)現(xiàn)進(jìn)入美軍現(xiàn)役裝備的偽
冒元器件超過100萬件，涉及C一17運輸機、CH一46
直升機、末段高空區(qū)域防御系統(tǒng)等八大裝備【14】。
2．2惡意芯片成為美軍“地獄之魘”
美國軍用集成電路90％以上依賴海外制造，部
分關(guān)鍵芯片的設(shè)計、制造、測試環(huán)節(jié)分布在多個“不
可信”地區(qū)，國防部門無力對如此大量的芯片進(jìn)行
有效監(jiān)測。美國國防科學(xué)委員會曾發(fā)布報告稱，敵
方極有可能篡改用于軍事裝備的商用芯片，即使不
更改電路，僅在生產(chǎn)過程中對參數(shù)做出細(xì)微修改便
可顯著降低器件的可靠性。斯坦福大學(xué)驗證了人為
工藝缺陷可使設(shè)計壽命15年的軍用衛(wèi)星在6個月
后失效t151。
惡意芯片尤其是硬件木馬問題被美國中央情報
局、國家安全局稱為“地獄之魘”[161。硬件木馬是一
種植入集成電路的惡意電路模塊，可導(dǎo)致功能失效、
性能劣化、信息竊取、監(jiān)聽控制等。相比軟件木馬，硬
件木馬的物理屬性使其攻擊極為隱蔽，且不可查殺、
不可修復(fù)。2007年敘利亞雷達(dá)在以色列空襲其核設(shè)
施前全部失效，除了“舒特”電子戰(zhàn)這一解釋外，
2008年美國IEEE會刊還報道了另一種可能，即敘
方雷達(dá)中商用芯片被植入了惡意電路舊。美國導(dǎo)彈
防御局、聯(lián)邦調(diào)查局、國土安全部都表示集成電路可
能在設(shè)計或生產(chǎn)環(huán)節(jié)遭篡改，危害美國網(wǎng)絡(luò)空間安
全，并稱已發(fā)現(xiàn)銷往美國的商用芯片被預(yù)置了惡意
電路1181。目前，美國已有能力將硬件木馬植人無線通
信芯片等關(guān)鍵集成電路，甚至可用聚焦離子束
(FIB)將其植入成品芯片。
2012年5月，英國劍橋大學(xué)聲稱在美國軍用現(xiàn)
場可編程門陣列(FPGA)產(chǎn)品中檢測到被蓄意植入
的后門【19】，盡管在11月詳細(xì)內(nèi)容披露后證實該“后
門”僅是常規(guī)的數(shù)字電路調(diào)試接口㈣，但該事件暴露
出芯片安全新的弱點，而攻擊技術(shù)的快速發(fā)展再一
次敲響了芯片硬件安全問題的警鐘。
2．3集成電路制造業(yè)外遷削弱國防優(yōu)勢
2010年美商務(wù)部統(tǒng)計，在250～65納米軍品
工藝區(qū)間有47％的美國廠家選擇在境外代工制造。
而且相比亞洲等地，美國尖端集成電路代工廠數(shù)量
也在減少，45納米及以下節(jié)點制造能力不足【21]。例
如德州儀器公司停止了本土45納米及以下節(jié)點的
制造能力建設(shè)，轉(zhuǎn)而依賴海外代工廠研制先進(jìn)微處
理器㈤。
美國著名IT咨詢公司Gartner預(yù)測，至2014年
美國具備集成電路尖端制造能力的公司將剩下10
萬方數(shù)據(jù)
家1231。美國國防科學(xué)委員會、國防先期研究計劃局
(DARPA)均表示，集成電路大多依賴亞歐的制造
設(shè)施，造成知識產(chǎn)權(quán)核(IP核)設(shè)計實際上在境外
開展，軍用設(shè)計概念得不到驗證，優(yōu)秀人才流失，影
響先進(jìn)技術(shù)向國防應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，最終將削弱尖端集
成電路的工業(yè)基礎(chǔ)。
此外，隨著集成電路越來越復(fù)雜，其核心技術(shù)已
成為高價值的軍事秘密，而境外代工生產(chǎn)和建線，存
在設(shè)計、工藝、設(shè)備及人員不可控的風(fēng)險，美國國防
部極為擔(dān)心對手通過逆向工程獲取芯片設(shè)計中的重
要IP核，如內(nèi)嵌的算法等。
3美采取多項應(yīng)對措施，
力保軍用集成電路供應(yīng)鏈安全
3．1實施可信管理，保障關(guān)鍵集成電路
本土產(chǎn)業(yè)鏈完整
美國對國防關(guān)鍵系統(tǒng)所用的集成電路一直采取
保護措施，在境內(nèi)保留了其產(chǎn)業(yè)鏈的全部要素[241。在
國防部《國防可信集成電路戰(zhàn)略》頂層指導(dǎo)下，國家
安全局于2004年成立可信使用項目辦公室
(TAPO)與國防部合作開展“可信代工”項目，挑選
從人員到設(shè)備等全部生產(chǎn)要素均可信的本土生產(chǎn)線
作為可信代工廠i25-271。同時，國防部發(fā)布8500．2指令
128要求“任務(wù)保障類I”國防關(guān)鍵系統(tǒng)所用的定制集
成電路必須來自本土可信代工廠。
截止2011年底，可信代工項目累計投入5億多
美元，惠及IBM、BAE、諾格、雷神、TriQuint等十多家
公司的生產(chǎn)線，并已具備12英寸、32納米工藝生產(chǎn)
能力，提供IP共享、設(shè)計協(xié)助、原型試樣、小批量生
產(chǎn)等服務(wù)[291。另外，為進(jìn)一步拓展本土軍用關(guān)鍵集成
電路供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)安全可控130l，2007年可信使用項
目辦公室提出建立“可信供應(yīng)鏈”，委托國防微電子
處(DMEA)對關(guān)鍵集成電路的設(shè)計、掩模、制造、封
測、分銷等服務(wù)提供商進(jìn)行可信認(rèn)證【311。目前，通過
認(rèn)證的企業(yè)已達(dá)55家，提供111項服務(wù)[321，僅IBM
公司就已為國防部關(guān)鍵系統(tǒng)提供了16萬顆芯片和
3萬種設(shè)計1263。
3．2研究可信技術(shù)，保障商用現(xiàn)貨及海
外制造產(chǎn)品安全可用
為保障大量商用現(xiàn)貨芯片及海外制造芯片的安
全可用，美軍從檢測檢驗和生產(chǎn)制造兩方面大力研
發(fā)可信技術(shù)，尤其是惡意芯片檢測技術(shù)。
2007年，DARPA啟動為期三年的“可信集成電
路”(TRUST)項目，利用x射線成像技術(shù)比對芯片
的設(shè)計規(guī)范1331。在此基礎(chǔ)上，2010年DARPA又啟動
“完整可靠集成電路”(IRIS)項目，將研究對象拓
展為“電路設(shè)計規(guī)則未知”的芯片，通過逆向工程驗
證芯片，并加強“檢測人為工藝缺陷”的研究，從物
理層面判斷芯片壽命㈣。隨著集成電路功能日益復(fù)
雜以及模塊化開發(fā)方式的普遍應(yīng)用，美國防部對可
信技術(shù)的需求空前迫切，如201 1年“完整可靠集成
電路”項目僅兩個月時間便授出9項合同【163。2011
年，美國情報先期研究計劃局(IARPA)從生產(chǎn)角度
提出并實施另一新項目——“可信集成電路”
(TIC)，前端工藝在海外制造，關(guān)系電路功能實現(xiàn)的
后端工藝移至可信代工廠完成。該項目將既利用海
外低成本的制造設(shè)施，又降低集成電路被篡改的風(fēng)
險1351。
2012年1月，美國國防后勤局(DLA)聯(lián)合美
國FPGA生產(chǎn)商阿爾特拉公司和應(yīng)用DNA科學(xué)公
司研制出植物DNA防偽標(biāo)識技術(shù)1361，可同時用于裸
芯或封裝器件的防偽，具有高效靈活、易于檢測、攜
帶信息量大、耐受強酸堿和陽光直射等優(yōu)點陽。經(jīng)美
國愛達(dá)荷國家實驗室檢驗【38】，證實該技術(shù)無法破解
和仿造。
3．3增補國防授權(quán)法，加入防偽冒電子
元器件條款
美國國防部在((2012年國防授權(quán)法》【39](以下
簡稱“法案”)中首次制定了針對偽冒電子元器件
的條款：要求立即評估國防部現(xiàn)有采購政策及對偽
萬方數(shù)據(jù)
由國集成電路
China Integrated Circuit
冒電子元器件的防范能力，統(tǒng)一偽冒電子元器件定
義，發(fā)布具體的防范指南，并在《國防聯(lián)邦采辦法》
中增加偽冒電子元器件防范條款。國家宇航局也在
此前《國家宇航局授權(quán)法》中新增了類似內(nèi)容。此
外，法案特別強調(diào)加強對裝備集成商及電子元器件
供應(yīng)商的管理，主要包括改進(jìn)國防部對元器件供應(yīng)
商的認(rèn)證和考核，增加技術(shù)和管理等具體要求，提高
準(zhǔn)入門檻，按需、分級建立可信供應(yīng)商名錄并定期考
核和調(diào)整；裝備集成商必須從可信或許可的供應(yīng)商
采購電子元器件，并制定采購、檢驗、人員培訓(xùn)、跟蹤
與上報等具體策略，同時對上游子供應(yīng)商提出同樣
要求；如果在裝備中發(fā)現(xiàn)偽冒電子元器件，維修替換
工作及其費用全部由裝備集成商負(fù)責(zé)，國防部有權(quán)
立即中止合同并拒付任何費用。
應(yīng)法案要求，國防部負(fù)責(zé)采辦、技術(shù)與后勤的副
部長以及國防后勤局、國防聯(lián)邦采購管理委員會在
2012年采取了多項應(yīng)對措施。2012年3月，國防部
發(fā)布“國防部防范偽冒電子元器件最高指南”備忘
錄，對偽冒做出定義，并給出具體防范、檢測方法和
補救措施㈣；8月，國防后勤局在國防后勤采辦指令
52．21 1-9074中新增“高危器件使用DNA標(biāo)識”條
款【4l】'要求“聯(lián)邦供應(yīng)目錄一微電子電路”中的供應(yīng)
商為其供應(yīng)的產(chǎn)品從2012年11月起必須帶有植物
DNA防偽標(biāo)識；11月，國防后勤局啟動“通過測試認(rèn)
證的供應(yīng)商名錄”項目【42】，擬通過預(yù)先審核方式建立
關(guān)鍵、停產(chǎn)的元器件供應(yīng)商名單。另外，《國防聯(lián)邦
采辦法》中將新增2012一D055“偽冒電子元器件的
檢測和防范”條款，對偽冒電子元器件定義、裝備集
成商責(zé)任、政府職能等內(nèi)容做出明確規(guī)定，目前該條
款已通過國防采辦管理委員會的審核，處于最終修
定階段1431。
3．4加強反逆向工程技術(shù)研究，防止“知
識產(chǎn)權(quán)核”外泄
為防止集成電路先進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)外泄，美國
國防部十分重視發(fā)展以反逆向工程為主的防篡改技
術(shù)。2008年，美國國防部核心指令之一——5200．39
產(chǎn)業(yè)發(fā)展—j
“國防部關(guān)鍵信息保護”，強調(diào)“防止軍用芯片遭逆
向工程破解”M。為此，美軍大力研發(fā)集成電路反逆
向工程技術(shù)，國防部專門成立了防篡改項目辦公室。
2009年以來，空軍海軍先后實施了“可信商用現(xiàn)
貨”、“重要系統(tǒng)部分防篡改保護”和“電子系統(tǒng)保
護”等項目㈣，目前已研制出FPGA自毀技術(shù)和物
理不可復(fù)制(PUF)技術(shù)㈣，該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在美
國美高森美公司2012年10月推出的新一代FPGA
和系統(tǒng)級芯片(SoC)中，目的是從根源上防止電子
元器件被逆向復(fù)制例。美國賽靈思公司也在2012年
推出了帶有防篡改功能的安全性FPGA產(chǎn)品[51-521。
3．5實施技術(shù)儲備與資金補貼，維護軍
用集成電路供應(yīng)鏈關(guān)鍵資源
美國借助國內(nèi)集成電路巨大優(yōu)勢，匯聚人才、技
術(shù)、設(shè)施等優(yōu)勢資源為軍所用，重點建設(shè)DMEA，以
“儲備技術(shù)而非庫存”為發(fā)展模式131】，通過獲取雷
神、英特錫爾、PeregriBe等半導(dǎo)體制造商的關(guān)鍵工藝
IP授權(quán)，利用首創(chuàng)的“柔性代工廠”，為美軍裝備建
設(shè)生產(chǎn)所需的全部集成電路產(chǎn)品，尤其是已停產(chǎn)芯
片。8年前(2004年)，英特爾關(guān)閉i960MX處理器
生產(chǎn)線對F一22戰(zhàn)斗機項目造成較大影響，而如今
DMEA為F一22重新設(shè)計并制造了已停產(chǎn)的功率管
理芯片，保證了其至少十年所需。為應(yīng)對工藝不斷進(jìn)
步導(dǎo)致軍用芯片停產(chǎn)斷檔加劇的問題，2012年，
DMEA通過從商用生產(chǎn)線采購二手設(shè)備和購買IP
的方式，開始建設(shè)90納米生產(chǎn)線【53】。
此外，DARPA從2010年起實施“尖端使用權(quán)
項目”(LEAP)[541，由可信使用項目辦公室通過資金
補貼方式，促進(jìn)高校、工業(yè)界和國家實驗室的軍用設(shè)
計能享用IBM最先進(jìn)的制造工藝，降低集成電路制
造業(yè)外遷帶來的影響。
4啟示
美國作為集成電路技術(shù)與產(chǎn)業(yè)最強大的國家，
軍用集成電路供應(yīng)鏈尚且存在如此多風(fēng)險，管控難
萬方數(shù)據(jù)
L————．．．．．_ 產(chǎn)業(yè)發(fā)展
度如此之大，值得我國高度重視。美國采取的確保
供應(yīng)鏈安全的防范與應(yīng)對措施，尤其是其中體現(xiàn)出
的安全可控發(fā)展意識、技術(shù)發(fā)展路線、軍民融合思
想、軍工核心能力建設(shè)等內(nèi)容，更值得我們學(xué)習(xí)和借
鑒。圈
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作者簡介
胡開博，2009年畢業(yè)于清華大學(xué)自動化系獲控制科
學(xué)與工程專業(yè)工學(xué)碩士學(xué)位，現(xiàn)工作于工業(yè)和信息
化部電子科學(xué)技術(shù)情報研究所，從事國防科技情報
與軟科學(xué)研究，以及科技創(chuàng)新、戰(zhàn)略咨詢研究。

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