利用安全電量計(jì)防止假冒電池-設(shè)計(jì)應(yīng)用

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假冒電池組看起來(lái)與幾乎一模一樣，通常更便宜。但許多假冒電池缺少安全部件或保護(hù)裝置，而這些才是電池的品質(zhì)證明。例如，鋰離子電池組通常使用具有安全防護(hù)措施的原電池，防止過(guò)沖、過(guò)放、過(guò)流的保護(hù)電路，以及隔離過(guò)流的保護(hù)裝置。

灰市上的電池不僅給消費(fèi)者帶來(lái)了巨大風(fēng)險(xiǎn)，也造成原始設(shè)備制造商(OEM)失去收入。然而，造假者難以根除，相關(guān)問(wèn)題屢禁不止。2022財(cái)年，美國(guó)海關(guān)和邊境保護(hù)局(CBP)緝獲并銷(xiāo)毀了近32,000件假貨，相比2022年增加了52%，其中包括各種各樣的物品，不僅僅是假冒電池。但是，正如CBP在其2022年11月的博客中指出的那樣：“造假者總是將重點(diǎn)放在仿造流行的產(chǎn)品上，例如智能手機(jī)或化妝品。也許您還記得2022年末至2022年初的懸浮板熱潮，其中許多產(chǎn)品使用的是假冒電池，終引發(fā)火災(zāi)并造成嚴(yán)重的安全隱患。”

實(shí)際上，消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品在美國(guó)是第二大盜版產(chǎn)品，所以仿造電池成為重大問(wèn)題就不足為奇了。據(jù)ScoutCMS博文稱，智能手機(jī)電池對(duì)貪圖便宜的消費(fèi)者頗具吸引力，“但是，這種便宜的糟糕之處在于，智能手機(jī)電池復(fù)雜的設(shè)計(jì)可能會(huì)引發(fā)故障——即使未遭受黑客攻擊?！?/p>

一種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的防克隆方法

您是否知道電池電量計(jì)IC能夠防止假冒，且非常簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)嗎？集成SHA-256安全功能的電量計(jì)IC能夠防范各種終端市場(chǎng)的假冒電池，包括金融、消費(fèi)、醫(yī)療、計(jì)算和游戲等領(lǐng)域。電量計(jì)中的安全功能利用的密鑰可有效防止創(chuàng)建非法副本，從而使從單片IC中竊取密鑰變得毫無(wú)用處。采用多步驟密鑰生成的IC為防止制造現(xiàn)場(chǎng)泄漏密鑰提供了一種非常好的方法。是通過(guò)質(zhì)詢-應(yīng)答方式產(chǎn)生密鑰，而不是直接寫(xiě)入到IC。為進(jìn)一步防范密鑰遭竊，IC應(yīng)能夠承受光、電、時(shí)序和功率分析，以及通過(guò)逆向處理進(jìn)行的物理檢測(cè)。

Maxim的MAX17201、MAX17205、MAX17211和MAX17215ModelGauge?m5電量計(jì)IC完全滿足這些安全標(biāo)準(zhǔn)。這些符合FIPS180-4標(biāo)準(zhǔn)的IC具有SHA-256安全，擁有160位密鑰，在工廠采用多步驟密鑰生成方法為每塊電池生成的密鑰，如圖1所示。首先，使用安全散列算法生成Secret1，然后利用相同的散列算法以及芯片的ROM_ID生成Secret2。Secret1被覆蓋，而Secret2儲(chǔ)存在IC中，且每片IC均不同。電池組制造商無(wú)需知道Secret1或Secret2，降低密鑰被泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，并且使用的兩個(gè)獨(dú)立質(zhì)詢?cè)诠S是安全的。

圖1.圖解為每片MAX172xx電量計(jì)IC生成密鑰

圖2所示為主機(jī)軟件中對(duì)電池進(jìn)行安全的過(guò)程。主機(jī)軟件使用Challenge2、Secret1和ROM_ID生成Secret2。然后主機(jī)軟件執(zhí)行質(zhì)詢-應(yīng)答方法進(jìn)行安全，檢驗(yàn)電量計(jì)是否知道Secret2。主機(jī)軟件必須保證Challenge2和Secret1的安全存儲(chǔ)。

圖2.圖解主機(jī)軟件對(duì)MAX172xx電量計(jì)IC執(zhí)行安全

這些電量計(jì)IC的設(shè)計(jì)能夠防止從IC中竊得密鑰。無(wú)法從電量計(jì)中物理讀取密鑰，只能通過(guò)質(zhì)詢-應(yīng)答方式對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。作為一項(xiàng)針對(duì)逆向處理的反制措施，IC具有光學(xué)檢測(cè)免疫力。儲(chǔ)存在非易失存儲(chǔ)器中的1和0是物理上不可區(qū)分的。電量計(jì)IC能夠承受電學(xué)檢測(cè)，例如微型探針和電子束探針，因?yàn)槊荑€不是以明文形式儲(chǔ)存在非易失存儲(chǔ)器中的。其物理設(shè)計(jì)采用頂部金屬層來(lái)傳導(dǎo)電源、地和其他信號(hào)，不存在關(guān)鍵信息。關(guān)鍵信息被電偏置金屬區(qū)域遮蓋。如果有人企圖去除頂部金屬層，該動(dòng)作會(huì)造成芯片不能工作。無(wú)論是微探測(cè)還是電壓襯度都不能完整無(wú)缺地發(fā)現(xiàn)所有信號(hào)層的機(jī)密。IC也能夠防止時(shí)序分析和功率分析(SHA計(jì)算的時(shí)序與密鑰無(wú)關(guān)，內(nèi)部密鑰存取期間的功耗與密鑰的值無(wú)關(guān))。此外，定時(shí)器值儲(chǔ)存在壽命記錄寄存器中，提供針對(duì)克隆的反制措施。

在不需電池特性分析的情況下實(shí)現(xiàn)高精度

MAX17201、MAX17205、MAX17211和MAX17215IC采用ModelGaugem5EZ算法，在不需電池特征分析的情況下即可實(shí)現(xiàn)高精度。ModelGaugem5Ez算法既有庫(kù)倫計(jì)數(shù)器優(yōu)異的短期高精度、高線性度特性，又具有電壓電量計(jì)出色的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，以及溫度補(bǔ)償。IC在較寬的工作條件下自動(dòng)補(bǔ)償老化、溫度