[企业命题]华为：主动降噪（ANC）降噪滤波器设计及实现

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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 Ref MIC ，多Err MIC(>=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Verilog HDL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Verilog HDL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Verilog HDL实现；
评审得分点：
        ANC通路底噪低于-100dBV；
        Analogue->ADC->SRC->ANC CORE（direct through FF Filters@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Z_q [X]∕(X^n+1)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；
  

Input         clk,
Input         rst_n,
Input         block_input,（位宽为一个输入分组长度，例如AES为128bit分组）
Input         block_run,
Input         data_length,（位宽32bit，验证最大10MB）
Input         input_key,（位宽为输入密钥长度）
Output        block_done,
Output        block_output,（位宽为一个输出分组长度）
Output        block_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ARM TrustZone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ARM TrustZone技术，将SOC分为安全和非安全两种权限空间。
• 实现一个满足ARM TrustZone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ARM TrustZone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25Kgate
5.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1000K gate，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。

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：奖金1万元/队
华为专项奖二等奖10队：奖金0.5万元/队

华为命题专家咨询邮箱：wangbo24@hisilicon.com