台灣首座「量子加密通訊網路」來了!竊聽馬上被發現,還能怎麼加密資訊?
台灣首座「量子加密通訊網路」來了!竊聽馬上被發現,還能怎麼加密資訊?

國科會於3日舉辦記者會,曝光台灣第一個「量子加密通訊網路」研發成果。所謂量子加密通訊網路,就是在傳遞資訊的過程中進行加密,在訊號之間建立對應且難以破解的量子金鑰,強化資訊傳遞的安全性。

「量子加密通訊網路」將先應用在提升清大與交大之間光纖網路的安全性,下一階段將在中華電信執行實際光纖測試。未來也在新竹縣市、科學園區、台灣市區或跨縣市,將量子加密通訊網路推廣至全台灣。

「量子加密通訊網路」是什麼?能幫助資訊加密?

在網路上,很難保護隱私不外流,尤其像是不少用戶上網搜尋資料,個人常常關注的議題、喜好,甚至聯絡資訊,相關使用軌跡都會留在線上,這些資訊將有可能成為廣告業的參考資料,或是網路駭客的攻擊目標。

儘管網路有保護隱私的工具能將個人資訊加密,以「非識別」的亂數號碼達成匿名的效果,但這些資訊的背後仍然有無數筆使用網路的紀錄,當加密功能被破解,就會曝光在網路上。

量子加密通訊網路之所以安全,是因為在量子理論中,有個「不可複製」的特性,能保護內容在傳輸的過程中不被攔截竊取,加上量子系統產生的金鑰及進階加密技術,將能有效阻擋駭客、竊聽者從中判定的資訊內容。

換句話說,當人們使用網路、搜尋引擎、或通訊軟體的傳輸應用時,不論是送出什麼內容、或是得到什麼查詢資訊與結果,都保證在線上活動過程中,完全沒有人知道使用者的行為和內容。

清華大學物理系副教授褚志崧解釋,量子加密技術主要是運用量子力學的「測不準原理」,也就是量子之間兩兩相對、相互干涉的特性,任何動作都會改變另一方的狀態。以A、B兩端舉例,如果駭客想竊聽A端,將導致B端改變,除了沒有辦法複製這些量子位元所組成的字串,也無法在不擾亂的情況下「竊取內容」,駭客的行為一定會被發現。

褚志崧說,目前網路上廣泛使用的加密方式是「RSA加密演算法」,雖然已經是不容易破解的加密方法,但在「量子電腦」出現後,破解的時間可能縮短至只需幾秒鐘,「這也是為何台灣需要更安全的量子加密通訊網路。」

記者會現場也實際展示出量子加密通訊系統,一旦有人竊聽,系統就會立即發出警示,導致竊聽者只能聽到雜訊,而無法接收清晰的訊號。

量子加密通訊系統
量子加密技術主要是運用量子力學的「測不準原理」,量子兩兩成對特性。
圖/ 楊絡懸攝影
量子加密通訊系統
一旦有人竊聽,系統就會立即發出警示,導致竊聽者只能聽到雜訊,而無法接收清晰的訊號。
圖/ 楊絡懸攝影

量子網路研究團隊將與中華電信合作,將現在的量子加密通訊星狀網絡技術,延伸成跨縣市的量子通訊技術,後續將投入實際應用。據了解,目前已完成清大與交大之間的量子網路,今年預期將延伸規模,一步步涵蓋新竹縣市、甚至跨縣市,提升整體網路生態的安全性。

量子網路多用於企業端,一般民眾需要嗎?

對於量子網路的應用與普及化,中華電信執行副總經理林榮賜受訪時認為,量子通訊網路就像是航空座艙的「分級服務」,也有分經濟艙、商務艙。一般民眾或許還用不到這麼高的加密,但在國家安全、軍事等級,甚至金控銀行、科技大廠、企業商家內部的機密資料,就需要更複雜的加密技術來保護。

換句話說,即便生活場景運用的加密技術可以相對簡單,但對全台灣商家業者而言,當未來有了量子加密通訊網路的資源,將能提高資安的防護等級,並降低關鍵資料、客戶隱私被駭客入侵的可能性。

林榮賜透露目前的規劃,量子加密技術將到中華電信光纖網路進行實測,在實際環境條件下,包括元件、零組件都達到品質穩定,就有機會串連全台灣網路,打造北中南的安全網路生態,未來陸續布建完整的量子光纖網路,讓量子通訊技術可在語音、社群平台、企業及衛星通訊加以應用。

「當學者教授們研發量子技術,可以用來墊高網路安全性,最後也要電信產業落地,才能提供用戶網路服務,這也是我們的願景。」林榮賜如此說道。

清華大學量子加密通訊網路研究團隊由褚志崧領軍,團隊成員包括黃聖耀、蔡宗穎、陳彥儒、楊竣堯、施彥安、鄭畯元、高永成、王昭元、郭智雯、劉呈泓等碩博士生及博士後研究員。

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責任編輯:蘇祐萱

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從影像晶片到AI感知平臺:芯鼎科技以ThetaEye開啟智慧視覺新篇章,搶攻車用與智慧場域
從影像晶片到AI感知平臺:芯鼎科技以ThetaEye開啟智慧視覺新篇章,搶攻車用與智慧場域

2009年,芯鼎科技自凌陽科技影像部門獨立(spin-off)而出。當時,數位相機市場正值鼎盛,而芯鼎科技憑藉其深厚的影像訊號處理器(Image Signal Processor, ISP)與影像處理核心技術,迅速在市場上嶄露頭角,不僅長期是日系大廠的合作夥伴,更是日本數位相機品牌的核心供應鏈夥伴。「當時,我們的技術在數位相機領域可說是首屈一指,特別是在處理高像素影像方面。」 芯鼎科技總經理許英偉驕傲地說。

然而,科技浪潮從不等人。隨著2014年後智慧型手機的普及,對數位相機市場造成衝擊,成為半導體業界口中的「典範轉移」經典案例。許英偉回憶道,當時市場營收掉得非常快,我們真切感受到那股壓力,甚至可以說是瀕臨滅頂的邊緣。也正是這股壓力,促使芯鼎科技痛定思痛,開始自問:「在相機領域累積了核心技術後,究竟芯鼎科技還能做些什麼?」

數位相機市場退潮,芯鼎科技尋找新戰場

面對市場重大的典範轉移,芯鼎科技並沒有選擇固守在原本逐漸式微的數位相機領域,而是把多年累積的影像技術,帶往更高門檻、也更具發展潛力的新市場。當時,他們看見了全新的機會點:車用影像。「當時網路攝影機(IP Camera)市場競爭太激烈,尤其大陸廠商進入速度非常快,我們反而選擇挑戰門檻更高的車用市場,特別是前裝市場(Factory-installed products)[註一]。」許英偉回憶說到。

不同於家用相機多數時間是閒置的,車用影像系統一旦啟動就必須在高溫、長時間運作與劇烈震動等極端環境下持續穩定運作。而且,車用市場不只要看得清楚,更關乎安全與責任。這讓芯鼎科技意識到,單純依賴過去的影像演算法已不足以應對市場需求,必須深入系統整合與跨領域的技術布局。

在這段轉型的過程中,芯鼎科技的核心能力不再只是單純的ISP晶片,而是逐步擴展到整合多顆影像感測器、進行車用級系統設計,並在高階影像分析領域累積了能量。他們的產品已成功導入包括歐洲多家車廠在內的車用影像系統,例如電子後照鏡,以及先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)的智慧影像分析等高階應用;同時,芯鼎科技也把觸角延伸到室外高階監控市場,投入AI節能感測裝置的開發與工業應用領域,像是機器視覺與工廠自動化等初步探索。

芯鼎科技建置專業測試場域,以確保 AI 視覺方案符合需求。
芯鼎科技建置專業測試場域,以確保 AI 視覺方案符合需求。
圖/ 數位時代

然而,隨著車用電子與各行各業對智慧化的需求日益升高,市場開始對晶片提出全新的挑戰,「比如說,如果前方突然衝出行人,晶片必須在千分之一秒內做出反應,這種功能需求已經超越傳統影像處理的範圍,而屬於AI感知與判斷的範疇。」許英偉說,晶片要看得清楚、更要看懂環境。除了車載應用,團隊也看到智慧監控、機器視覺、無人機等多個場域都開始需要相同技術,而22奈米或28奈米等成熟製程的晶片已無法同時兼顧運算效能、功耗以及多感測融合的複雜需求,因此,芯鼎科技開始醞釀打造全新的 ThetaEye AI Solution SoC平臺,聚焦於 AI 視覺系統單晶片(System on a Chip, SoC)的特殊應用晶片(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)設計服務,同步導入 6 奈米先進製程技術。不過,從成熟製程跨入先進製程,再加上小晶片(Chiplet)架構、功能安全與資安防護等多重需求,對一家IC設計公司而言,其實是極大的挑戰。

邁向AI視覺 SoC新世代,迎戰高算力與多感測融合挑戰

適逢國科會協調經濟部及各相關部會共同合作,提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」。在此框架指引下,經濟部產業發展署積極推動「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」(以下簡稱晶創IC補助計畫)。芯鼎科技看見了一道可能突破現狀的契機。「如果沒有外部資源的支持,要公司投入到先進製程以及全新的平臺開發,風險實在太高。」許英偉坦言。於是,在「晶創IC補助計畫」的支持下,一個從影像領域累積多年技術的團隊,正式踏上AI視覺系統SoC新世代的道路,也為打造 ThetaEye 平臺奠定了重要基礎。

芯鼎科技核心經營與技術團隊合影,藉由晶創IC補助計畫攜手推動從影像 ISP 晶片到 AI 視覺 So
芯鼎科技核心經營與技術團隊合影,藉由晶創IC補助計畫攜手推動從影像 ISP 晶片到 AI 視覺 SoC 的跨域轉型,積極布局智慧車用、機器視覺及工業應用市場。
圖/ 數位時代

決定跨足AI視覺 SoC之後,芯鼎科技最先碰到的,就是先進製程的巨大門檻。「從相機領域的ISP晶片,要進化到AI視覺SoC,算力需求已經高出過往幾十倍,而這又帶來功耗、散熱與成本的挑戰。」許英偉說。為此,芯鼎科技著手打造 ThetaEye AI Solution SoC 平臺,與過去的單晶片解決方案不同,新平臺導入先進的6奈米製程,讓晶片在相同面積下能容納更多AI運算單元,同時降低功耗。「多鏡頭、熱感、紅外線感測的需求愈來愈多,傳統製程做不來,尤其車子未來要做到360度全方位視覺感知,需要非常高的算力。」許英偉指出。更關鍵的是,芯鼎科技在 ThetaEye AI 平臺上導入小晶片設計,它能像積木一樣靈活拼接不同功能的晶粒,實現模組化、可客製的設計思維。這對 IC 設計公司意義重大,許英偉表示,若客戶只需要影像融合,可以只選擇相對應的模組;若需要 AI 推論或進階安全防護,也能彈性加進來,無須重頭打造整顆晶片。

除了硬體設計,芯鼎科技也同步把功能安全(支援ASIL-B安全等級)與資安架構,納入ThetaEye AI 平臺的設計考量,滿足車用產業對安全性與可靠性的高標準。「我們不只是做一顆晶片,而是希望打造一個可以快速導入不同市場的感知平臺。」許英偉強調。這樣的平臺化策略,不僅能讓芯鼎科技在車用市場、無人機、機器視覺、工業自動化等不同領域間快速複製技術成果,大幅縮短客戶導入時間,更是未來企業的競爭利基,也有助臺灣半導體產業在AI浪潮中掌握更多話語權。

回首這條轉型路,芯鼎科技從過去熟悉的靜態影像,踏入需即時判斷與決策的AI視覺新戰場,應用場景也更多元,期許讓臺灣成為AI感知晶片的關鍵力量,「我們相信,未來不只是車子,而是任何需要眼睛與大腦的智慧裝置,都將是我們的舞臺。」許英偉有信心的說。

|企業小檔案|
- 企業名稱:芯鼎科技
- 創辦人:羅森洲
- 核心技術:影像處理晶片IC設計
- 資本額:新臺幣9億509萬元

|驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫簡介|
由國科會協調經濟部及相關部會共同合作,所提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」,目標在於藉由半導體與生成式AI的結合,帶動各行各業的創新應用,並強化臺灣半導體產業的全球競爭力與韌性。在此政策框架下,經濟部產業發展署執行「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」,以實質政策補助,於113年鼓勵國內業者往 AI、高效能運算、車用或新興應用等高值化領域之「16奈米以下先進製程」或「具國際高度信任之優勢、特殊領域」布局,以避開中國大陸在成熟製程的低價競爭,並提升我國IC設計產業價值與國際競爭力。

【註一】
前裝市場 (factory-installed products):在汽車製造過程中,由原始設備製造商(OEM)所預先安裝或整合的零組件、軟體或設備。

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