为什么AI的安全边界，最终会落到芯片上？

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Why does the security boundary of AI ultimately lie in chips? (Synopsys)

mp.weixin.qq.com – Nov. 02, 2026 –

随着 AI 技术加速融入各类应用场景，其能力不断提升的同时，也面临着越来越复杂的安全挑战。

应用防火墙、入侵检测以及补丁管理等软件安全措施，仍然是保护 AI 系统的重要手段。然而，仅依靠软件层面的防护已难以充分应对现代 AI 架构以及分布式工作负载所带来的新型安全风险。

因此，构建更加全面的 AI 安全体系，需要将安全能力进一步下沉至硬件层。作为软件安全机制的重要补充，基于硬件的安全策略从芯片（Silicon）层面开始规划和实施，在系统设计之初便植入安全能力，从根本上增强 AI 系统的安全性、可信性和抗攻击能力。

AI 能力越强，攻击面也在不断扩大

随着 AI 工作负载从云端向边缘端快速扩展，模型复杂度也在以前所未有的速度增长。为了满足日益提升的算力需求，行业正加速采用专用高性能芯片架构，包括 Multi-Die 设计和先进互连技术等创新方案。

这些技术进步显著提升了 AI 系统的性能和扩展能力，但与此同时，也带来了更多潜在的安全风险和攻击入口。随着系统架构变得更加复杂，攻击者可利用的漏洞和攻击路径也随之增加。

更重要的是，AI 系统通常需要处理大量敏感数据，例如生物识别信息、医学诊断数据以及金融记录等。这使其成为黑客、内部威胁人员、网络犯罪组织，甚至国家级攻击组织的重要目标。

与此同时，针对 AI 的攻击方式也在不断演进，典型威胁包括：

• 数据投毒（Data Poisoning）：恶意篡改模型训练数据，诱导模型学习错误模式，从而影响其行为和决策结果。
• 模型窃取（Model Theft）：通过侧信道攻击（Side-Channel Attack）或推理攻击（Inference Attack）等手段，非法获取企业投入大量资源开发的专有 AI 模型。
• 决策篡改（Decision Tampering）：操纵推理结果或传感器输入数据，干扰 AI 系统的正常决策过程，进而影响系统运行的完整性和可靠性。

监管持续加码，AI 安全正在成为"必选项"

除了不断演变的技术威胁之外，企业还面临着日益严格的监管要求。无论是全球性法规，还是行业专项标准，都越来越强调贯穿产品全生命周期的安全管理、数据隐私保护、负责任的 AI 应用以及安全设计（Security by Design）理念。

在这一趋势下，安全已不再是产品开发完成后的补充措施，而需要在系统架构设计之初就纳入整体规划。从芯片、硬件平台到软件应用，企业必须构建覆盖各个层级的安全防护体系，以满足不断提升的合规要求，并降低潜在的安全风险。

因此，打造面向 AI 时代的安全体系，需要采用覆盖硬件与软件的全栈安全策略，将安全能力贯穿设计、部署和运行的全过程。

构建覆盖全链路的 AI 安全体系

AI 系统的安全防护并不仅限于软件或云端层面，而是需要覆盖从边缘设备到数据中心、从数据处理到模型推理的整个生态系统。对于现代 AI 应用而言，只有建立贯穿硬件与软件的端到端安全机制，才能有效应对不断演变的安全威胁。

构建可信 AI 系统的关键关注点包括：

• 保障模型和数据集的完整性与机密性，防止模型被篡改、窃取或未经授权访问；
• 保护用户数据在采集、传输和处理过程中的安全性，降低数据泄露风险；
• 确保传感器、AI 加速器和推理引擎之间的通信安全，防止数据在传输过程中遭到拦截或篡改；
• 支持基于硬件的安全启动（Secure Boot）和运行时防篡改机制，确保系统始终运行可信软件；
• 通过密码隔离（Cryptographic Isolation）技术保护不同工作负载，防止敏感数据跨域泄露。

与此同时，AI 系统还需要具备设备身份认证、安全密钥管理以及分布式环境下的访问控制能力，以建立覆盖整个生命周期的安全信任体系。

这些安全能力应从硬件层开始规划，并集成到 SoC（系统级芯片）和 Chiplet（芯粒）架构之中。只有将安全能力原生融入芯片设计，才能为 AI 系统构建可信根（Root of Trust），提升系统面对复杂攻击时的韧性与可靠性。

归根结底，硬件安全是整个 AI 安全体系的基础。它不仅为系统提供最底层的信任机制，也为 AI 应用提供难以绕过的物理级安全防护。

面向量子时代：AI 安全如何未雨绸缪？

量子计算正在为信息技术带来革命性变革，同时也将重塑网络安全格局。当前广泛应用的 RSA 和 ECC（椭圆曲线密码）等公钥加密算法，在未来具备足够规模和能力的量子计算机面前，可能不再安全。尽管量子计算带来的全面安全挑战仍需时日，但相关风险已经开始显现。

其中一种典型威胁被称为"先收集，后解密（Harvest Now, Decrypt Later）"。攻击者会提前截获并保存目前经过加密保护的数据，待未来量子计算能力成熟后，再对这些历史数据进行破解。这意味着即使今天的数据看似安全，也可能在未来面临泄露风险。

另一类潜在影响更大的威胁则是"先信任，后伪造（Trust Now, Forge Later）"。在这种场景下，当前被认为安全可靠的数字签名和数字证书，未来可能被量子计算机伪造，从而削弱现有身份认证体系的可信度，并对整个数字信任链造成冲击。

为了应对即将到来的量子安全挑战，行业已经开始部署后量子密码（Post-Quantum Cryptography，PQC）解决方案。PQC 基于美国国家标准与技术研究院（NIST）标准化的后量子密码算法，能够为密钥封装（Key Encapsulation）和数字签名提供抵御量子攻击的能力。

与此同时，后量子密码算法还应与其他量子安全技术协同部署，包括量子安全的对称加密算法、哈希算法，以及可信随机熵源，例如：

• TRNG（True Random Number Generator，真随机数发生器）
• PUF（Physical Unclonable Function，物理不可克隆函数）

通过构建面向未来的密码安全体系，企业不仅能够保护当前系统免受潜在量子攻击，也能够为未来 AI 基础设施和智能设备建立更长期、更稳固的安全保障。

安全先行：构建可信 AI 的基础

AI 正在深刻改变人们计算、通信和决策的方式。然而，AI 系统能否获得用户和产业的信任，取决于其是否具备可靠且完善的安全保障能力。

从芯片层构建安全能力，为保护敏感数据、确保模型完整性、满足全球合规要求，以及应对未来量子计算带来的安全挑战奠定了坚实基础。只有将安全融入系统设计的每一个环节，才能打造真正可信、可靠的 AI 平台。

归根结底，安全并非一种可选功能，而是 AI 系统得以广泛应用的必要前提。对于希望实现长期发展和持续创新的企业而言，将安全作为设计之初的核心考量，已成为构建可靠、负责任且面向未来 AI 系统的关键所在。

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