网络空间并非存在于真空之中。所有网络系统都是利用半导体芯片的物理硬件构建的，这些芯片广泛应用于所有现代电子设备、计算机、通信网络和其他关键基础设施。这些芯片正变得更快、更便宜、性能更强，这使得人工智能、物联网（IoT）和自主系统得以兴起，成为未来的关键技术。
随着世界在经济增长和国家安全方面日益依赖先进技术，对硬件的默认信任已成为不可持续的选择。归根结底，硬件是数字信任的基础。受损的物理部件可能破坏系统网络安全的所有其他层级，造成毁灭性影响。因此，硬件安全的重点在于保护系统免受设备物理层面漏洞的威胁。
硬件漏洞
硬件攻击利用了硬件制造供应链中的漏洞。现代芯片是极其复杂的器件，由数十亿个晶体管组件组成，在设计、制造、组装和测试过程中都可能遭到破坏。
集成电路和微电子器件的复杂性使硬件漏洞难以被发现。对单个集成电路的物理改动可以很好地隐藏在大量有效元件之中，并可能长时间未被察觉地运行。因此，一个设计精巧的硬件漏洞可能在恶意硬件已被广泛应用于关键基础设施很久之后才被发现。
哪些因素正在改变全球硬件安全格局？
工业、技术和地缘政治领域近期的全球发展表明，需要更加重视硬件安全，以确保日益互联的世界持续健康发展。
产业趋势： 在过去几十年里，全球化深刻改变了半导体行业。原始设备制造商已将其组装工厂和代工厂迁往成本低廉的地区，并通过将制造外包给专业供应商来获取规模经济效益。
半导体行业的企业数量减少了90%，具备先进制程制造能力的企业大幅减少，目前仅剩三家公司（台积电、三星和英特尔）维持着最先进的代工能力。
技术趋势： 先进半导体制造成本不断攀升，这反映出半导体技术的发展很大程度上依赖于工艺创新和先进的硬件架构设计。主要的半导体技术自20世纪60年代发明以来并未发生根本性变化。相反，先进制造和创新设计使得更小的半导体结构能够以越来越高的密度集成，从而提升计算能力。
特征尺寸的缩小取得了巨大成功，但半导体行业现在正面临基础物理学的障碍；继续缩小尺寸将越来越多地引发不必要的量子力学效应。
地缘政治趋势： 所有国家及其经济体对先进的半导体技术的依赖日益加深，这些技术是高科技产业和经济增长的基础。资源雄厚的国家正通过技术投资予以体现，它们致力于集中发展关键技术专长和生产能力，以巩固其半导体制造和创新基础。
因此，制造组件的能力和技术人才已集中于全球少数几个国家。这导致了半导体创新和制造领域“有”与“无”的现有格局。资源雄厚的国家之间为争夺半导体制造技术和创新领先地位而展开的竞争仍在持续，并通过供应链监管和控制的变化影响硬件安全。没有半导体产业的国家面临类似于石油等大宗商品市场所面临的地缘政治风险，例如能源领域对石油的依赖，并且它们对硬件安全标准几乎没有影响力。
实现可信硬件
半导体技术对当今经济和未来繁荣至关重要。从政府、企业到个人，微电子产品的消费者在购买硬件时默认信任其安全性，从而以安全换取功能。归根结底，全球网络安全需要关键网络基础设施和未来硬件技术进步的制造来源多元化。硬件制造商也可能寻求确保其供应链的安全性和标准，并可能因政府法规而被迫这样做。
硬件安全应由私营部门和公共部门合作应对。两个部门在确保我们数字基础设施的安全与保障方面都发挥着重要作用。这种合作应借鉴其他工程学科中成熟的机制，例如土木工程或航空工程。公共部门制定标准并实施管控，私营部门负责设计、制造、建造和维护。过去，全球社会已经学会如何保障物理基础设施的安全以维护人身安全；现在是时候借鉴这些经验，并应用相同的原则来保障我们硬件的安全。
硬件攻击一旦成功，其潜在影响之大，使得设计全面的缓解策略成为当务之急。这种方法不仅应致力于防止硬件漏洞在制造阶段产生，还应使系统能够在攻击发生时识别并作出响应。预防需要加强制造供应链各环节，并开发周密的测试手段。识别与响应则需要设计具备安全功能的集成电路，以便在攻击发生时进行检测、隔离并予以关闭。只有当攻击被视为不可避免而非仅仅可能发生，并因此被提前防范时，实现硬件安全才有可能成功。
