安全性在包括智能手機配件、智能儀表、個人健康監控、遙控以及存取系統等各種應用中正在變得日益重要。要保護收益及客戶隱私，OEM 廠商必須采用安全技術加強系統的防黑客攻擊能力。對于大量這些應用而言，將要部署數百萬的器件，工程師面臨的挑戰是在不嚴重影響系統成本或可靠性的同時，確保最佳安全平衡。主要注意事項包括保護敏感數據的傳輸，防止 MCU 應用代碼及安全數據被讀取，防止 MCU 遭到物理攻擊，最大限度提高電源效率，以及支持安全升級，確保設備能夠應對未來安全威脅等。

安全設備必須能夠像銀行保險庫一樣有效地安全存儲敏感信息。這類信息包括交換的實際數據（比如客戶的信用卡號或者何時用了多少電的記錄等）以及任何確保通信通道安全的加密數據（如安全密鑰及密碼等）等。

最新低功耗微處理器 （MCU） 集成降低安全應用成本與功耗所需的高性能以及各種特性，可幫助開發人員為低功耗應用提高安全性。此外，它們還采用非易失性 FRAM 替代 EEPROM 或閃存提供穩健統一的存儲器架構，從而可簡化安全系統設計。

FRAM 的優勢

與基于閃存的傳統系統相比，FRAM 可提供優異的保留性與耐用性。采用閃存，數據按晶體管充電狀態存儲（如開或關）。寫入閃存時，必須先擦除相應的塊然后再寫入。這個過程可對閃存造成物理損壞，最終導致晶體管無法可靠保持電荷。

確保閃存的最長使用壽命，通常部署損耗平衡等技術在各個塊上平攤使用量，以避免某些常用塊過早損壞。進而需要評估閃存系統可靠性，是因為閃存的耐用性規范反映的是平均故障率，每個具體塊的耐用性有高有低。此外，保留的可靠性會隨耐用性極限的接近而下降，因為保留是根據每個存儲器元素的磨損進行統計的。

圖1：FRAM PZT 分子的模型

相比之下，FRAM 將數據按分子極化狀態存儲。由于該過程為非破壞性，因此 FRAM 具有幾乎無限期的保留性與耐用性。對必須在整個設備使用壽命期間執行 20，000 至 40，000 次交易的移動支付系統等應用而言，FRAM 無需考慮耐用性與可靠性問題。

此外，FRAM 的高耐用性也關系到某些應用的安全性。例如，要提高通信安全性，每次新傳輸都需要生成新密鑰。這種方法必須考慮閃存和 EEPROM 的耐用性問題。使用 FRAM 就無需考慮密鑰改變頻次對存儲器耐用性產生影響的問題。

校準

除了防止應用數據和加密密鑰遭到非授權讀寫之外，系統還必須防止參數被惡意篡改，導致敏感信息被訪問，甚至發生物理 MCU 本身受到侵害攻擊的情況。MCU 容易受到各種攻擊的侵害，導致存儲器中存儲的數據、應用代碼或安全密鑰被提取。

在許多情況下，MCU 攻擊的目的都是為了改變器件上存儲的數據。例如，自動計量儀表上的使用數據可能被修改，顯示實際使用數額偏低，導致每月賬單降低。一般說來，黑客不是去修改收集到的數據，而是要改變應用代碼本身。要達到這一目標，它們必須首先獲得應用代碼畫面，進行逆向工程，然后在系統中使用修改后的版本進行成功覆蓋。

圖 2：TI MSP430FR59xx MCU 建立在超低功耗“Wolverine”技術平臺基礎之上，采用非易失性 FRAM 替代 EEPROM 或閃存提供高穩健統一存儲器架構，可簡化安全系統設計

目前已經出現了大量強制系統暴露保密信息甚至其應用代碼的方法。例如，故障攻擊可引發故障操作，讓系統進入不可預測的狀態，從而使其輸出安全密鑰或應用代碼塊。此外，黑客還可對系統進行物理攻擊，分離 MCU 或采用光學手段引發故障。需要注意的是，不是所有以下攻擊情境都適用于所有應用，具體可能發生哪種攻擊取決于風險數據的應用及價值。