半導體晶圓廠的安全防護之道

（本文編譯自Electronic Design）

近幾年，針對大型晶圓廠的網(wǎng)絡攻擊時間層出不窮。

半導體晶圓廠又是全球科技供應鏈的核心支柱，隨著這類設施被納入關鍵基礎設施范疇，其也成為網(wǎng)絡威脅的主要目標。對于芯片制造商而言，保障生產(chǎn)持續(xù)運行的重要性不言而喻。

大型晶圓廠的生產(chǎn)中斷每小時會造成數(shù)百萬美元損失，任何生產(chǎn)故障都可能引發(fā)全球性的連鎖反應。如今，芯片及其制造晶圓廠又成為地緣政治競爭的焦點，這讓局面變得愈發(fā)復雜。

為應對此類風險，芯片行業(yè)正重新審視晶圓廠的安全防護策略。行業(yè)組織與各國政府正搭建相關框架，助力保障晶圓廠工業(yè)控制系統(tǒng)的安全。這類系統(tǒng)是監(jiān)測并管控芯片制造流程的核心設備。

2023年末，國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SEMI）發(fā)布了對應的實施藍圖：《半導體制造環(huán)境網(wǎng)絡安全參考架構（1.0版）》，明確了芯片企業(yè)如何將“零信任”和“縱深防御”原則直接應用于生產(chǎn)運營。

在此基礎上，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省于2025年10月發(fā)布了《半導體器件工廠工業(yè)控制系統(tǒng)安全指南（1.0版）》。該指南參考了SEMI的上述架構，同時與國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會E187/E188標準、美國國家標準與技術研究院網(wǎng)絡安全框架2.0版保持一致。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省表示，該安全指南未來或納入投資扶持政策的硬性要求，以此為晶圓廠落實合規(guī)要求提供財務層面的激勵。

企業(yè)當前可在晶圓廠落地多項切實可行的解決方案——可將其稱為“安全支柱”，借此順應這一全球安全防護趨勢，保障廠區(qū)生產(chǎn)安全。這些方案包括網(wǎng)絡微分段、老舊設備防護以及特權訪問管控等。

晶圓廠生產(chǎn)區(qū)為何需要專屬的安全防護方案

半導體晶圓廠的運營環(huán)境具有獨特性，對持續(xù)運行和精密操作有著嚴苛要求。安全防護措施的設計必須兼顧核心資產(chǎn)保護與高產(chǎn)量敏感生產(chǎn)流程的無縫運轉(zhuǎn)，不可造成任何干擾。

廠內(nèi)諸多設備常年不間斷全天候運行，其搭載的操作系統(tǒng)往往早已不再獲得廠商的補丁更新。與此同時，工廠的自動化生產(chǎn)體系要求數(shù)千個終端設備實現(xiàn)無縫互聯(lián)，這其中既包括光刻設備，也涵蓋物料搬運系統(tǒng)。

這樣的運營環(huán)境形成了一個龐大的攻擊面，其特征為網(wǎng)絡架構復雜、老舊資產(chǎn)缺乏防護、廠商賬戶處于無管控狀態(tài)。其他行業(yè)曾發(fā)生的安全事件（例如挪威水電集團和JBS肉類加工企業(yè)遭遇的勒索軟件攻擊）足以說明，生產(chǎn)運營中斷會帶來難以挽回的經(jīng)濟損失和聲譽損害。而對于晶圓廠而言，每一批晶圓都承載著無可替代的知識產(chǎn)權，其所面臨的風險更是呈指數(shù)級攀升。

第一大安全支柱：網(wǎng)絡微分段，遏制黑客攻擊范圍

工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡往往大范圍互聯(lián)互通，一旦單個資產(chǎn)遭入侵，攻擊者便能輕易在設備間橫向移動。網(wǎng)絡微分段則是一種強效應對手段，它將整體網(wǎng)絡劃分為多個小型獨立安全區(qū)域，并對區(qū)域間的通信實施嚴格管控。

晶圓廠要實現(xiàn)微分段的有效落地，首先需為光刻、刻蝕、量測、自動化物料搬運系統(tǒng)（AMHS）、廠區(qū)監(jiān)控與控制系統(tǒng)等各工藝環(huán)節(jié)劃定安全區(qū)域，同時記錄所有經(jīng)批準的數(shù)據(jù)流。其次，在區(qū)域邊界執(zhí)行默認拒絕策略，僅允許通過驗證的協(xié)議與連接通行。在這些邊界部署虛擬補丁或入侵防御系統(tǒng)，還能攔截針對未打補丁設備的已知攻擊手段。

最后，借助硬件旁路與冗余連接構建抗風險能力，可確保設備維護或故障期間生產(chǎn)持續(xù)平穩(wěn)運行。實施這一系列措施后，不僅能提升生產(chǎn)穩(wěn)定性，還能大幅縮短安全事件的恢復時間。

第二大安全支柱：防護不可或缺的老舊設備

老舊系統(tǒng)往往是晶圓廠生產(chǎn)區(qū)中最敏感、最易受攻擊的資產(chǎn)。許多核心生產(chǎn)設備仍在運行Windows XP、Windows 2000系統(tǒng)，或是早已停止更新的專用控制器，但它們依舊是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中不可或缺的關鍵部分。

由于這類設備無法進行補丁更新，防護工作必須聚焦于系統(tǒng)鎖定與訪問管控。晶圓廠可采用應用程序白名單機制，確保僅有經(jīng)批準的二進制文件和進程能夠運行。同時還需搭配終端加固措施，例如開啟寫保護、限制U盤及其他可移動存儲介質(zhì)的使用、阻止未授權的動態(tài)鏈接庫注入行為。

對于離線運行的設備，需通過受控的便攜式存儲介質(zhì)或本地控制臺進行更新操作，擺脫對云連接的依賴。

通過上述措施，晶圓廠無需開展成本高昂且會中斷生產(chǎn)的設備替換項目，就能保障核心老舊資產(chǎn)的安全與正常運行，同時大幅增加攻擊者將這類系統(tǒng)作為入侵入口的難度。

第三大安全支柱：嚴格管控晶圓廠的訪問權限

晶圓廠的核心設備維護工作依賴于遍布全球的設備供應商與服務合作伙伴網(wǎng)絡。這類外部訪問雖屬必要，卻也帶來了安全風險。不過，通過合理的管控措施，既能保障供應商訪問的效率，也能確保其安全性。

關鍵在于將零信任原則應用于所有供應商賬戶。訪問權限需通過安全網(wǎng)關或跳板機進行管理，且僅授予限時、專用的訪問權限。

針對計劃性維護，晶圓廠可提供即時訪問權限，相關憑證會在維護窗口期結束后自動失效。為確保可追責，供應商的所有操作會話均需被監(jiān)控并記錄，對每一項操作行為形成清晰、可審計的日志。

通過落實上述管控措施，晶圓廠既能為供應商提供其所需的訪問權限，又能保持全程可視，同時確保各類權限不會被濫用。

第四大安全支柱：降低人為失誤與內(nèi)部威脅風險

晶圓廠的日常運營操作，從通過U盤傳輸工藝配方到下載軟件更新，均為生產(chǎn)所需的關鍵環(huán)節(jié)。然而，這些常規(guī)的數(shù)據(jù)交換操作，即便由為達成生產(chǎn)目標而盡心履職的員工執(zhí)行，也構成了重大的威脅載體。每一次數(shù)據(jù)傳輸，都可能成為惡意軟件注入或高價值知識產(chǎn)權外泄的契機，讓無心之舉轉(zhuǎn)化為嚴重的安全風險。

解決這一問題的關鍵，是為所有數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)建立嚴格、安全的傳輸通道。首先要對對外數(shù)據(jù)傳輸采取默認拒絕策略，僅允許通過受控的加密通道，傳輸經(jīng)明確批準的導出數(shù)據(jù)。對于仍廣泛用于離線設備或老舊設備更新的物理存儲介質(zhì)，晶圓廠必須對所有設備的輸入輸出接口進行加固，同時執(zhí)行嚴格的管控政策：所有可移動存儲介質(zhì)必須在專用終端完成掃描后，方可接入生產(chǎn)網(wǎng)絡使用。

同理，所有軟件更新均需通過安全網(wǎng)關進行管理，文件在進入工業(yè)控制系統(tǒng)環(huán)境前，需經(jīng)網(wǎng)關驗證其完整性。這些管控措施能夠有效保護知識產(chǎn)權，同時防止惡意軟件通過這類看似日常、常規(guī)的操作侵入晶圓廠。

為晶圓廠逐步構建并持續(xù)完善安全防護體系

安全防護并非一次性投入，而是需要在晶圓廠的全生命周期中持續(xù)更新優(yōu)化。其中幾項核心實踐包括：

• 對所有新設備開展入駐前安全核查，包括惡意軟件掃描與補丁驗證，并出具核查報告。

• 在設備防火墻及系統(tǒng)集成節(jié)點強制配置默認拒絕策略。

• 每周開展漏洞評估，維護實時資產(chǎn)清單，持續(xù)掌握安全防護態(tài)勢。

• 將工業(yè)控制系統(tǒng)（OT）安全遙測數(shù)據(jù)整合至企業(yè)安全信息和事件管理（SIEM）及擴展檢測與響應（XDR）平臺，打造一體化的信息技術（IT）- 工業(yè)控制系統(tǒng)（OT）安全事件響應能力。

歸根結底，晶圓廠的安全防護需要結合實際運營情況，制定適配工業(yè)控制系統(tǒng)的專屬策略。網(wǎng)絡微分段、老舊設備防護、供應商訪問管控這幾大安全支柱，能夠構建起具備抗風險能力的安全防御體系。

晶圓廠通過采用國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會的網(wǎng)絡安全參考架構、對標日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的全新安全指南，能夠緊跟不斷提升的行業(yè)標準、客戶期望與政府監(jiān)管要求。更重要的是，這能保障產(chǎn)線的平穩(wěn)持續(xù)運行。

在風險高企的芯片制造領域，安全防護不僅是一門技術學科，更是實現(xiàn)生產(chǎn)安全、穩(wěn)定、持續(xù)高效運轉(zhuǎn)的基石。