RTL Anti-Tampering Design 第十五課：校準實體故障注入模型

模擬器的故障目標只有在能對上實體現象時才有工程意義。校準不是把 RTL 參數調到「像成功」，而是用可追溯量測評估 target、時窗、效果、重現性與未知差異。

第十五課：校準實體故障注入模型

從儀器讀數到邏輯效果

醫療體溫計需要用可追溯標準比對，不能只因讀值平滑就相信準確。電壓/時鐘 glitch、laser 或 EM 注入也要記錄儀器設定、探頭/位置、供電/溫度、觸發時間、晶片版本與重複試驗。類比只是提醒校正來源，沒有宣稱某種注入方式必然造成特定 RTL flip。

先將物理 attempt 的可觀察 outcome 分成無效化、reset、skip、延遲、錯誤資料、檢查器告警、永久損壞與未觀察到效應。對應到數位模型時，要建立條件式 mapping：在設定 X、位置 Y、時間窗 Z 的樣本中，某類 effect 出現比例與區間；不要把一次成功映射成確定性 bit flip。

把模型與量測放在同一分層表：可觀測物理操作、可觀測晶片反應、netlist effect、RTL abstraction。報告 sample count、未命中、不可重現、位置解析度與信賴區間；若平台只看得到 reset 而看不到內部節點，就標成觀測限制，不推定內部 state 改變。

校準集與驗證集要分開。用一組資料估計模型，再用獨立區段檢查預測覆蓋率；依晶片、lot、環境與版本分層。結果不能外推到未測位置或別種工具。互動實驗只用合成樣本；它沒有讀取實體量測，也沒有執行故障注入。

找出模型失配

比較真實 outcome 和模型預測的 confusion matrix，特別找 false negative：實體出現模型沒包含的故障。修訂模型後重新 hash 版本並重跑 campaign。安全結論只能涵蓋校準域；低樣本與零觀察不能推出事件不可能。

離線互動實驗

RTL／SVA 審查方向

物理注入校準必須以實際量測結果對照模型預測。RTL assertion 無法代替這組物理證據。

檢核問題

辨認：校準時出現 false negative 代表什麼？ 推理： 實體注入產生了數位模型未預測的效應。這個落差可能藏住一條接受路徑。
比較：提高 score threshold 時，哪些預測可能改變？ 推理： 預測陽性可以不變或減少，不可能增加。True positive 或 false positive 可能下降，false negative 或 true negative 可能上升。
情境：晶片出現模型未涵蓋的 multi-bit upset，該如何記錄？ 推理： 記錄模型外效應及其實體條件。不可算成模型陰性，也不能從 unknowns 中略過。
故障診斷：unknown 清單被隱藏後，報告顯示 unknown effects 為零，問題在哪？ 推理： 隱藏清單不會消除未知項。數量與狀態要保留，不能把未觀察或省略說成不存在。
設計風險／轉移：你在一塊板上調模型，又用同一批資料測試，能證明什麼？ 推理： 只能說明模型符合該校準集，不能證明能泛化。另留實體樣本測試，並註明裝置、設備、條件與限制。

延伸閱讀

Laser fault-model RTL/layout validation · SYNFI pre-silicon fault analysis

MY ACADEMY · LESSON FILM

教學影片

影片依序說明本課的資料路徑。看完一段，可以回到下面的互動練習，改變輸入或故障條件。動畫呈現教學模型；它沒有替代 RTL 模擬。

圖卡的範圍說明
教學模型 · 非 RTL 模擬或晶片實測
概念與合成教學圖；不是物理量測、確定 bit flip 或泛化證明

下載 MP4 · 字幕 VTT

旁白使用合成聲音。互動教學與動畫均有模型邊界；請以本課的來源與驗證範圍解讀結果。

Wrap-up｜把這一課帶回設計審查

威脅模型與成立條件: 物理 campaign 有可追溯設定與晶片反應；數位模型 target/effect 是待校準假設。
失效原因: 單次命中被當成必然 bit flip，或無內部可觀測卻推定特定暫存器改變。
防護方法: 分層對映 effect、保留未命中與未知類別，以獨立資料檢驗模型預測並記錄區間。
驗證方式與待做檢查: 報樣本/位置/時序/環境/版本/儀器設定、confusion matrix與版本hash；模型僅覆蓋校準域。
防護界線與未驗證項目: 樣本少、內部節點不可觀測、不同晶粒/封裝/工具、類比耦合與未建模故障限制外推。

換個情境再想一次

拿一類模型外效應建立新的測試分層，說明需增加什麼感測與樣本才能納入。

以上整理對照本課的教學案例、參考資料與實驗範圍；未列為已完成的驗證，都是後續工作。