国芯科技实现抗量子密码芯片的实际应用:抗量子金融POS机芯片CUni360SQ-ZX量产出货

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近期,国芯科技与中云信安(深圳)科技有限公司合作研发的抗量子金融POS机芯片CUni360SQ-ZX开始获得实际应用,国芯科技已实现累计出货量超过10万颗。这一阶段性成果,是国芯科技深耕抗量子安全技术领域、持续攻坚创新交出的最新答卷。

量子威胁,迫在眉睫

量子计算的超预期发展对传统公钥密码体系构成日益紧迫的挑战,从算法标准到国家战略,沿着重构安全基石的理路,抗量子密码迁移已成为全球密码产业确定性的技术演进方向。最近,诺贝尔奖得主、量子计算先驱约翰·马丁尼斯(John Martinis)在接受采访时发出严厉警告:量子计算对加密体系的威胁“确实存在,而且比看起来更近”。谷歌于2026年3月底公布其计划在2029年前完成抗量子密码(PQC)迁移的时间表。稍后美国 FDD 智库发布报告称,白宫应要求2030年所有联邦系统完成抗量子密码迁移、同时2027年起政府新采购设备必须原生支持加密升级。美国白宫如若采取相应措施,意味着“量子威胁”将从学术评估变成真实的国家安全议程;且与NSA发布的CNSA2.0所探讨的时间表相比,大幅提前了美国安全部署节奏。届时,PQC迁移将打开全球密码迁移、安全设备升级的窗口期,支持设备从经典密码体系平滑过渡、同时兼容抗量子和经典密码技术的抗量子密码芯片有望成为全球安全产品大规模部署的硬件底座。

在技术跃迁与产业重构的系统性机会面前,国芯科技抗量子密码芯片业务以“算法IP自主化、芯片产品系列化、应用场景标杆化”为纲领,全力推进公司信息安全产品的抗量子化升级,立志成为我国抗量子密码芯片技术和产品的领先者。

芯片升级,算法先行

针对NIST公布的基于格原理、哈希原理和编码原理三种类型的五个抗量子密码算法,国芯科技已开展从抗量子密码算法理论研究、算法硬件架构设计、算法软硬件实现、算法侧信道安全等多层次多维度的深入研究,已完成了下列工作。

① 硬件设计:NIST FIPS 203(ML-KEM)、FIPS 204(ML-DSA)、FIPS 205(SLH-DSA)三个算法模块的硬件设计,其中,ML-KEM和ML-DSA是基于格原理的抗量子密码算法,SLH-DSA是基于哈希原理的抗量子密码算法;

②专利申请:针对研究成果,公司已提交多个抗量子密码算法硬件设计及侧信道防护相关的专利申请;

③实际应用:上述ML-KEM/ML-DSA/ SLH-DSA三个抗量子密码算法IP、已分别成功应用在公司的不同抗量子密码产品中。

当前,公司正在进行NIST FIPS 206(FN-DSA)的算法硬件设计以及NIST HQC算法的理论研究及算法硬件架构设计,其中FN-DSA是基于格原理的抗量子密码算法,HQC是基于编码原理的抗量子密码算法。后续,公司还将基于现有的格原理的抗量子密码算法引擎,添加更多算子指令,从而能支持更多的基于格原理的抗量子密码算法;还将针对多变量原理和同源原理进行算法理论的研究和软硬件实现等工作。

深度研发,硬核产出

CUni360SQ-ZX是一款基于国芯科技自主CPU内核,并采用国产40nm工艺制程流片的低功耗抗量子金融POS机芯片。该芯片具备低功耗、高安全性以及高扩展性特点,可广泛应用于金融POS机和物联网终端等安全领域:

  1. 该芯片的典型工作功耗和静态低功耗可分别低至150mW和0.16mW左右;

  2. 该芯片内集成了抗量子密码算法、公钥密码算法、对称密码算法和杂凑密码算法等引擎;

  3. 该芯片抗量子密码算法引擎支持NIST抗量子密码算法标准中基于格原理的用于密钥封装的ML-KEM算法以及用于签名的ML-DSA算法;

  4. 该芯片公钥密码算法引擎支持RSA/SM2/ECC等传统的公钥密码算法,对称密码算法引擎支持DES/AES/SM4/SM1等算法,杂凑密码算法引擎支持SHA2/SHA3/SM3等算法;

  5. 该芯片内置真随机数发生器,并具有电压检测、温度检测、频率检测、电源毛刺检测、光检测和金属防护网等多种安全防护设计;

  6. 该芯片支持免晶振USB接口、SSI/SPI接口以及UART、ISO7816、I2C等必要的外设接口;

  7. 该芯片片内集成的PCI模块支持8路防拆接口,可配置为动态或静态检测模式。

2025年5月29日,国际PCI安全标准委员会(PCI安全标准委员会(PCI SSC),是保障全球支付卡交易安全的核心国际组织)颁布了PCI PTS 7.0标准,正式将抗量子算法列入PCI要求。PCI PTS 7.0标准抗量子密码技术的引入,反映了对新兴量子计算威胁的前瞻性应对,旨在确保支付系统的长期安全性。所以,金融应用将有望成为国际上抗量子密码技术较早实际规模应用的领域之一,而金融POS机作为高频、高敏交易入口,是抗量子密码落地的关键突破口。

针对上述趋势,国芯科技根据PCI PTS7.0标准的要求,结合市场需求,重构金融POS机芯片算法引擎,率先实现了可以同时支持硬件化抗量子密码算法(PQC)和传统密码算法的新一代抗量子密码金融POS机芯片。芯片集成8路防拆接口,支持动态/静态检测模式,面向金融POS深挖低功耗技术,做到了高安全性及高扩展性。国芯科技的抗量子密码金融POS机芯片产品具备如下优势:

首先,该芯片充分考虑了PQC算法迁移敏捷性的需求。采用CUni360SQ-ZX芯片的终端产品可以通过抗量子密码算法和传统密码算法共存方式,逐步进行抗量子密码算法应用迁移,在保障原有业务不受影响的情况下开展抗量子密码算法在新业务中应用,既满足现有业务系统密码应用,又能有效抵御量子计算攻击,从而增强安全产品或设备抗量子计算攻击的能力,实现产品的安全防护能力从传统密码防护向抗量子密码防护的跃升。

其次,国芯科技金融POS终端安全芯片产品线成熟可靠。除抗量子CUni360SQ-ZX芯片外,公司已成功研发和规模应用的金融POS终端安全芯片产品群还包括CUni360S-Z、CCM4202S、CCM4202S-EL和CCM4208S等多款产品,广泛应用于智能POS、传统POS、电签POS、mPOS等终端产品中,上述芯片累计出货超过1亿颗。通过深耕POS行业、推陈出新,国芯科技金融POS芯片产品不断创造佳绩,客户更涵盖了新国都、华智融、祥承科技、飞天诚信等头部厂商,公司已成为行业主流芯片供应商。

金融基石,芯守玄枢

2026年,国芯科技公布参与国家重点研发计划项目“国际金融银行业典型交易业务抗量子迁移的关键技术验证与应用示范”,负责研发支持基于格原理、哈希原理和编码原理等多种抗量子密码算法、兼顾性能与安全性的金融行业专用抗量子密码芯片,以满足金融行业抗量子迁移的需求。此外公司与西交利物浦大学后量子迁移交叉实验室合作承担2025年度苏州市关键核心攻关项目——“基于RISC-V架构的高性能抗量子密码芯片关键技术研发”。

能挑重担,皆有前因。面向金融行业的抗量子密码芯片设计,公司已搭建新一代抗量子密码SoC 芯片设计平台,开展系列核心专利布局,并形成深刻独到的行业技术理解。在此基础上,公司抗量子密码SoC 芯片及模组产品未来可实现高效快速迭代。

协同创新,共创生态

除抗量子CUni360SQ-ZX芯片外,公司还已成功研发以下多款具有领先水平的抗量子密码芯片和模组产品:

2025年5月,公司与参股公司信大壹密合作研发的抗量子密码芯片AHC001,系国内首批基于国产28nm工艺实现流片并内测成功的抗量子密码专用芯片。该芯片采用公司自主CPU内核设计,集成可重构抗量子密码算法引擎,典型工作功耗350mW、静态功耗低至0.13mW,支持传统密码与抗量子密码算法共存运行,适用于端侧及边缘侧高安全需求场景。目前,该款抗量子芯片产品正在国家重大需求领域客户进行验证应用开发。

2025年6月,公司成功研制抗量子密码卡CCUPHPQ01,可以同时支持国密算法与主流抗量子密码算法、并采用量子随机数芯片作为熵源的PCIe密码卡产品,解决了传统密码卡无法平滑向抗量子体系迁移的行业痛点。该产品可适配龙芯、飞腾、海光等国产CPU平台,并提供支持UOS、麒麟、Linux等操作系统的驱动程序,已具备在金融、通信、电力和政务等高安全门槛领域规模化部署的能力。

在汽车电子抗量子技术应用方面,公司将抗量子密码技术前瞻性拓展至车规级芯片领域,公司最新研发的高性能汽车智能域控AI MCU芯片CCRC4XXX系列,已集成符合NIST FIPS 203、FIPS 204等国际标准的抗量子密码算法,构建面向量子计算时代的车载安全防护体系。国芯科技系国内率先布局车载抗量子计算防护方案的芯片设计企业之一,为未来智能网联汽车安全架构升级奠定关键的技术卡位。

在产业生态构建方面,公司已形成“战略投资+联合研发+标准共建”的多层次生态布局。公司参与投资了信大壹密、泓格后量子等国内抗量子领域的领先创新企业,并通过联合研发、战略协同等方式将显著缩短前沿技术从实验室到工程化的转化周期。公司全资子公司天津国芯与中国移动旗下芯昇科技签署战略合作协议,共同推进量子/抗量子技术及RISC-V技术在物联网等领域的应用落地。

总体而言,公司在抗量子密码领域已形成“算法IP自主可控、产品系列化布局、头部客户突破、生态协同布局成型”的全方位竞争格局。在金融、电网、汽车、政务、通信和国家重大需求领域等具有高增长潜力的细分赛道,公司和合作伙伴正在逐步形成有优势和竞争力的产业协同创新生态!

责编: 爱集微
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