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随着基于物联网的信息安全技术的快速发展,人们对信息安全防护意识的提高,信息安全技术在人们的日常生活中变得日益重要。目前,常用的RSA算法、AES算法等安全算法因各种原因不能适应新的需求,因此,2010年国家密码局推出我国自主研发的安全算法—SM2椭圆曲线公钥密码算法。SM2算法的安全性是基于椭圆曲线离散对数问题的困难性基础,与其他算法相比,SM2算法的安全性更高。近年来,基于安全算法的信息安全芯片以其更加安全、低耗、高速的特性逐渐取代了软件加密,被应用在各种智能设备中。然而随着集成电路的发展,芯片的集成度和工作频率大幅提升,但同时芯片功耗也呈指数增长;过高的功耗会影响芯片的性能,限制其应用领域,特别是便携式智能设备领域中。是以,如何降低芯片功耗成为当前集成电路设计中最重要的难题。 本文首先详细的论述了当前深亚微米下CMOS集成电路制造工艺下功耗的产生原因,并针对电路中常用的低功耗优化方法,本文从算法系统级、体系结构级、寄存器传输级、门级、晶体管级等层次,分别对动态电压频率调节、门控时钟技术、操作数隔离技术电源关断技术和多阈值电压技术等常用低功耗优化技术进行详细叙述。 然后,针对贯穿整个芯片系统的时钟信号的低功耗优化,本文从时钟树功耗组成分析功耗优化的关键指标,并对常用的时钟树结构和时钟树优化技术作了详细的叙述;在这个基础上,本文以基于物联网的智能家居的安全芯片为平台,针对SM2椭圆曲线安全算法的后端低功耗设计实现,提出一种基于寄存器状态的低功耗时钟树构造算法的时钟树综合的低功耗优化方法,并在ASIC后端实现时对提出的算法进行验证分析。 最后,对该课题的研究成果进行总结,并对下一阶段的工作做出展望。