Construcción de sistemas integrados cuánticamente resilientes con el sistema Agilex™ 5 de iWave en un módulo

A medida que avanza la computación cuántica, supone un desafío sin precedentes para los métodos convencionales de cifrado. Algoritmos como RSA y ECC, una vez considerados seguros, podrían pronto volverse vulnerables a ataques cuánticos capaces de romperlos en cuestión de segundos. Esta realidad emergente exige una transición hacia la Criptografía Post-Cuántica (PQC), una nueva clase de algoritmos criptográficos diseñados para proteger datos incluso en la era cuántica.

Reconociendo la urgencia de esta evolución, iWave Global, líder en plataformas FPGA y computación integrada, se ha asociado con Xiphera, un especialista finlandés en IP de seguridad a nivel de hardware, para ofrecer capacidad criptográfica cuántica segura en el Sistema Agilex™ 5 de iWave en Módulo (SoM) impulsado por Altera.

Habilitando la seguridad post-cuántica con Xiphera xQlave® en Agilex™ 5

La familia de productos xQlave® de Xiphera aporta criptografía robusta y cuánticamente segura al hardware FPGA. Implementa algoritmos PQC estandarizados por NIST, incluyendo ML-KEM (Key Encapsulation Mechanism) y ML-DSA (Digital Signature Algorithm), garantizando seguridad a largo plazo contra ataques clásicos y cuánticos.

Gracias a esta colaboración, iWave integró con éxito los núcleos IP xQlave® de Xiphera en el SoM de Agilex™ 5, permitiendo operaciones PQC aceleradas por hardware en tiempo real, como el intercambio de claves y la firma digital directamente dentro del tejido FPGA. El resultado es una solución criptográfica de baja latencia y resistente a canales laterales que prepara los sistemas integrados para el futuro frente a amenazas cuánticas emergentes.

Aspectos destacados de la implementación

La implementación de PQC aprovecha los núcleos IP ML-KEM (Kyber) y ML-DSA (Dilithium) de Xiphera en la plataforma Agilex™ 5 de iWave (Figura 1).

Figura 1: SoM Agilex™ 5 de iWave. (Fuente de la imagen: iWave)

Las principales capacidades técnicas incluyen:

• Cumplimiento de las especificaciones de NIST para ML-KEM y ML-DSA
• Protección contra ataques de canal lateral basados en el tiempo
• Alto rendimiento, ejecutando miles de operaciones criptográficas por segundo
• Facilidad de integración mediante interfaces integradas estándar

Configuración de demostración:

El entorno de demostración consiste en una placa iWave FPGA basada en Altera Agilex™ 5 conectada a un portátil Linux (Figura 2). La FPGA ejecuta núcleos IP XIPHERA ML-KEM, ML-DSA y TRNG junto con un procesador soft-core RISC-V que gestiona la comunicación del sistema. Las operaciones criptográficas, encapsulación de claves y firma digital, se realizan directamente en el FPGA, mostrando seguridad resistente a la cuantidad en tiempo real.

Dispositivo FPGA: A5ED065BB32AE5SR0

Figura 2: La configuración de demostración con una placa FPGA iWave basada en Altera Agilex™ 5 conectada a un portátil Linux. (Fuente de la imagen: iWave)

¿Por qué elegir el SoM Agilex™ 5 de iWave para PQC?

El sistema iW-RainboW-G58M sobre módulo (Figura 3), basado en la serie E de Agilex™ 5, está diseñado para aplicaciones integradas de alto rendimiento que requieren tanto velocidad como seguridad. El SoM incluye:

• FPGA Agilex™ 5 E-Series con paquete B32A
• LPDDR4 de 2 GB para HPS y LPDDR4 dual de 2 GB para tela FPGA
• Memoria flash de configuración QSPI de 16 GB (expandible) y 1 GB de configuración QSPI
• 24 transceptores hasta 28 Gbps
• Hasta 656.080 celdas lógicas
• Conectividad PHY de PCIe Gen4, DDR4 y Ethernet 2.5 G
• Arranque seguro integrado, raíz de confianza por hardware y protección de flujo de bits cifrado

Figura 3: El SoM FPGA iWave basado en Agilex™ 5. (Fuente de la imagen: iWave)

Con una misura de solo 60 mm x 70 mm, el módulo compacto soporta toda la familia completa de dispositivos Agilex™ 5 SoC FPGA E-series, inclulyendo tando las variantes del Grupo A (A5E065A/052A/043A/028A/013A) como del Grupo B (A5E065B/052B/043B/028B/013B/008B).

El SoC integra procesadores Cortex-A76® y Cortex-A55® de doble Arm®, acoplados a bloques DSP habilitados por AI Tensor, proporcionando un equilibrio entre rendimiento y eficiencia energética ideal para cargas de trabajo criptográficas de próxima generación.

Aplicaciones reales de PQC en Agilex™ 5

La integración de PQC en el SoM Agilex™ 5 abre la puerta al diseño de sistemas cuánticos en múltiples industrias:

• Defensa y Aeroespacial: Asegura comunicaciones críticas para la misión y enlaces satelitales
• Telecomunicaciones: Redes 5G/6G a prueba de futuro con resiliencia al cifrado a largo plazo
• Automatización Industrial: Protege el firmware y las transferencias de datos en fábricas conectadas
• Aplicaciones automotrices: Garantiza comunicación segura V2X y actualizaciones de firmware OTA
• Atención sanitaria: Protege los datos de los pacientes y los dispositivos médicos durante todo su ciclo de vida operativo
• Finanzas: Protege las transacciones digitales y los sistemas de pago inteligentes frente a amenazas cuánticas

A través de esta colaboración, iWave y Xiphera han demostrado una implementación PQC basada en hardware que no solo cumple con los estándares de seguridad actuales, sino que también anticipa las necesidades de cifrado del mañana.

Fiabilidad a largo plazo y soporte de diseño

iWave garantiza 10+ años de longevidad del producto para sus System on Modules, asegurando la continuidad del diseño para aplicaciones industriales y de grado defensivo. Los desarrolladores reciben documentación completa, BSPs y controladores de software, junto con servicios de diseño ODM para el diseño de tarjetas de operadores, validación térmica e integración en producción.

Este compromiso permite a los fabricantes acelerar el despliegue de plataformas integradas cuánticas seguras, desde el prototipo hasta la producción.

iWave es un proveedor global de servicios de diseño de sistemas sobre módulos (SoMs) basados en FPGA y ODM, que permite a los clientes crear soluciones de próxima generación en los mercados industrial, médico, automotriz y de defensa. Con una amplia experiencia en diseño de FPGA, aceleración de IA y computación embebida segura, iWave ayuda a transformar conceptos de producto en sistemas fiables y listos para producción.

Para más información, visite www.iwave-global.com o contacte con mktg@iwave-global.com