“华为杯”第四届中国研究生创“芯”大赛——华为企业命题
赛题一:主动降噪(ANC)降噪滤波器设计及实现描述及要求:软硬件实现ANC降噪滤波器,支持多RefMIC,多ErrMIC(>=1)的ANC;支持FF/FB/Hybrid(FF&FB)模式;ANC降噪滤波器工作在192kHz上;ANC降噪滤波器用VerilogHDL实现。评审得分点:声学建模方案清晰合理;ANC降噪滤波器系数训练方案清晰;输出多mic降噪与单mic降噪效果对比;设计的ANC降噪滤波器具有较大的降噪深度和和降噪带宽;ANC降噪滤波器对多种噪声均具备一定的鲁棒性。输出要求:算法模型的设计文档与代码,C/C++/Matlab代码不限详细设计文档和逻辑VerilogHDL代码;有验证数据及波形对比截图。赛题二:主动降噪(ANC)外围低延时升降采样滤波器设计及实现描述及要求:软硬件实现ANC外围低延时升降采样滤波器;ANC方案支持数字或模拟micphone;ANC低延时升降采样滤波器用VerilogHDL实现;评审得分点:ANC通路底噪低于-100dBV;Analogue->ADC->SRC->ANCCORE(directthroughFFFilters@192kHz)->SRC->DAC->Analogue不高于13us。输出要求:算法模型的设计文档与代码,C/C++/Matlab代码不限;详细设计文档和逻辑代码;有验证数据及波形对比截图。赛题三:逻辑实现高性能NTT(数论变换)多项式乘法描述及要求:基于格理论的(全)同态加密算法的基本操作会涉及维数较大的整系数多项式的乘法,快速NTT算法可以提升多项式乘法的计算性能;利用NTT算法实现上的多项式乘法,其中n=256,q=3329;NTT串行和并行实现方式二选一,综合频率不低于200MHz,工艺不限;NTT串行实现逻辑门数(不包含memory面积)不超过90KGE,NTT并行实现逻辑门数(不包含memory面积)不超过1400KGE,Memory可以使用寄存器搭建;NTT串行实现Cycles数不超过1024,NTT并行实现Cycles数不超过8;评审得分点:功能正确,实现符合题目要求;需要有资源、面积、性能和功耗评估结果;符合题目要求的基础上,性能越高,得分越高;有考虑硬件攻击,如侧信道、故障注入等可加分;输出要求:1.算法模型设计文档和算法模型代码;(C\matlab等不限)2.详细设计文档和逻辑代码、软件代码;3.算法实现合理性分析文档;4.EDA验证报告;赛题四:逻辑实现超低面积超低功耗带防护的AES算法描述及要求:采用Verilog实现超低面积超低功耗带防护的AES算法,工作时钟频率40MHz以上。AES算法模块支持常见的ECB加解密/CBC加解密/CMAC运算模式,输入数据只支持以Byte为单位,不支持以bit为单位,数据大小端不做要求;AES算法模块支持128bit/192bit/256bit密钥长度,不同密钥长度可通过配置选择;AES算法模块具有全面防御常见的侧信道(如CPA等)及错误注入(如DFA等)攻击的能力;一轮AES运算采用4拍完成时:AES算法模块占用的逻辑门数不可超过20kGE。SMIC40nm工艺下RTL前仿功耗不大于0.6mw(40MHZ),其它工艺其它频率按工艺收益比例进行折算即可,并在设计文档中给出分析说明。一轮AES运算也可以采用4拍以上完成,此时性能、面积和功耗需要按比例折算。模块接口按照分组计算的方式实现,模块的接口可参考以下方式,实际实现时可根据具体实现进行增加或删减;Inputclk,Inputrst_n,Inputblock_input,(位宽为一个输入分组长度,例如AES为128bit分组)Inputblock_run,Inputdata_length,(位宽32bit,验证最大10MB)Inputinput_key,(位宽为输入密钥长度)Outputblock_done,Outputblock_output,(位宽为一个输出分组长度)Outputblock_busy评审得分点:1.实现算法功能正确,满足题目要求;2.设计方案文档描述清晰,模块功能划分合理;3.代码简洁,可维护性好;4.防攻击方案设计合理有效,防攻击效果越好,得分越高;5.文档中要求明确的对面积和功耗优化的措施说明,优化措施越有效,模块面积越小,功耗越低,得分越高;6.要求有完备的验证方案和验证用例;输出要求:1.算法模型代码及文档;(C\matlab等不限)2.详细设计文档和逻辑代码;3.输出验证用例、验证数据和波形截图;赛题五:逻辑实现超高性能的SM4-GCM算法描述及要求:采用Verilog实现超高性能的SM4-GCM算法,明密文数据运算时平均运算性能达到80bit/cycle;AAD数据长度及IV长度不做要求,AAD数据长度可以为0,IV长度可以简化为96bit;SM4-GCM算法模块支持常见的SM4-GCM运算模式(要求GCTR和GHASH并行计算)和GHASH运算模式,输入数据只支持以Byte为单位,不支持以bit为单位,数据大小端不做要求;SM4-GCM模块内部包含多个运算单元,在SM4-GCM模块顶层需要完成对多个运算单元的调度逻辑;设计时需要关注模块的面积、性能和功耗的平衡;评审得分点:1.实现算法功能正确,满足题目要求;2.设计方案文档描述清晰,模块功能划分合理;3.代码简洁,可维护性好;4.文档中要求明确说明对多个运算核心的调度策略,调度方式越优化,得分越高;5.在满足性能要求的前提下,模块面积越小,运算核心数量越少,功耗越低,可综合频率越高,得分越高;6.文档中要求明确的对面积和功耗优化的措施进行说明,优化措施越有效,得分越高;7.要求有完备的验证方案和验证用例;输出要求:1.算法模型代码及文档;(C\matlab等不限)2.详细设计文档和逻辑代码;3.输出验证用例、验证数据和波形截图;赛题六:小面积/低功耗TRNG熵源设计以及实现。描述及要求:熵源类型不限;实现方式不限,数字或模拟电路均可以;要求熵源面积/功耗尽量小:以SMIC-40nm工艺为例,数字熵源面积小于2000um2,模拟熵源面积小于6000um2,数字/模拟熵源的前仿功耗要求小于0.2mW;其他工艺请按工艺系数进行折算;说明熵源的随机性原理,最好能对熵源进行建模;评审得分点:熵源熵值高,满足0.997的要求;PPA要求:面积小/功耗低;实现简单,采用数字/模拟电路设计;熵源建模能够从理论模型说明随机性来源,并证明熵值满足大于0.997;输出要求:熵源算法设计文档以及熵源建模文档;详细设计文档以及逻辑代码。赛题七:基于ARMTrustZone架构的系统安全增强设计方案描述及要求:权限隔离是一种重要的安全防护手段,例如ARMTrustZone技术,将SOC分为安全和非安全两种权限空间。实现一个满足ARMTrustZone要求的SOC系统具备安全和非安全权限的隔离能力。在此基础上,设计一种系统安全增强方案进一步提升安全世界的安全性;SOC中至少包含CPU(例如RISC-V)、总线、DMA、SRAM和一个外设接口(例如UART),其他组件可选,不做强制要求;题目中未明确要求的,不做强制要求。评审得分点:正确设计满足ARMTrustZone规范要求的SOC系统,实现权限之间的隔离;设计的SOC安全架构方案合理,可有效增强TrustZone安全世界的安全性;设计方案清晰正确,对实现方式和性能进行详细分析;提供功能、性能仿真报告,每个组件功能正确;输出要求:设计方案说明书;RTL代码(Verilog或者VHDL);功能、性能仿真报告。赛题八:硬件实现超低功耗乘法器描述及要求:1.采用Verilog实现低功耗无符号算术乘法器,要求乘法器位宽64bit。2.乘法器不可以使用*实现3.乘法器内部可插拍。4.逻辑门不大于25Kgate5.不要求在FPGA器件或ASIC器件等载体上实现,能通过综合、仿真验证即可;评审得分点:1.符合要求的基础上,功耗越低,得分越高。S40nm工艺下RTL前仿功耗不大于0.2mw(13MHZ),其它工艺按工艺收益比例进行折算即可。2.实现乘法器的面积越小,得分越高。3.需要说明所设计方案的优点和亮点,有资源、功耗仿真结果。输出要求:1.详细设计文档和逻辑代码;2.实现合理性分析文档,需要着重说明低功耗设计思路;赛题九:超高性能非对称算法RSA/ECC硬件实现描述及要求:verilog实现RSA模幂/ECC点乘算法,RSA、ECC任选一种即可。RSA算法位宽支持典型位宽512/1024/2048/3072/4096bit,ECC算法支持典型位宽128/256/384/521bit;要求硬件实现模幂/点乘;在400MHz下,RSA2048指数2048bit运算性能不低于1000次/秒;ECC256点乘平均性能不低于2万次/秒;其他位宽、频率下性能按照比例折算;实现频率、工艺、结构不做要求;逻辑面积不大于1000Kgate,不包含memory面积。对硬件主被动攻击安全性不做要求;评审得分点:1.RSA/ECC功能正确,EDA仿真通过,满足题目要求;2.方案和实现文档描述清晰,硬件实现结构合理;3.实现性能满足题目要求;4.给出面积、频率;5.有功耗评估结果;(此项为加分项,不做统一要求)6.可具备加解密/签名验签能力。(此项为加分项,不做统一要求)输出要求:1.总体设计方案以及理论分析文档;2.详细设计文档和逻辑代码、软件代码;3.功能仿真报告。作品提交要求:由于华为赛题的专项奖是线下评审,没有答辩环节,除按竞赛组委会要求提交PPT外,还需按华为赛题要求提供文档和代码。如果是硬件作品,需提供照片或视频,含竞赛组成员合影。华为专项奖设置:华为公司为选作华为赛题的前15名赛队设立华为专项奖,获奖赛队可同时参评竞赛组委会设立的其它竞赛奖。华为专项奖一等奖5队,每队奖金1万元,华为专项奖二等奖10队,每队奖金0.5万元。华为命题专家咨询邮箱:wangbo24@hisilicon.com