随着物联网的不断发展和进步,使用物联网的用户越来越多,如何保护用户的信息安全已成为物联网技术领域的重要研究课题之一。由于国密算法具有安全性,完整性,不可复制性等特点,含有国密算法模块的安全芯片在物联网等领域有着广泛的应用前景与需求。因此,针对用户在物联网等信息交互领域中的安全性问题,本文基于SMIC的55nm工艺标准单元库完成了一款基于国密算法的安全芯片设计,其主要内容包括:首先,对密码学发展过程中的几个典型密码算法的加解密速度和硬件资源使用情况进行比较和分析,得出椭圆曲线算法的密码强度更高,并在椭圆曲线密码算法的基础上研究出我国的商用密码算法SM2。接下来分析了国密算法的原理,对椭圆曲线以及有限域概念和运算进行了介绍,为后面的国密算法设计部分提供了理论基础和参数定义。其次,运用verilog语言,完成了国密算法的系统架构设计,其中包括了硬件架构中的功能实现层,点运算层,模运算层这三个层次之间的调用以及各个层次算子的实现。在算子的设计方面,主要对于点乘、倍点、模加、模减、模乘、模逆运算的具体实现进行了阐述。最后,完成了对国密算法模块设计的验证工作。采用UVM环境对模块进行了前端的功能验证,然后在55nm的标准工艺库中对设计进行了逻辑综合,综合后生成网表,并进行后端仿真验证。在布局布线后生成了数字版图,然后,对国密算法的具体功能进行了FPGA验证以及流片后的芯片成品测试。仿真验证与测试结果表明,国密算法能够完成包括点乘,数字签名和数字验签等功能,并且数字签名可达到80MHz的时钟频率下平均每秒进行489次的签名速度,符合芯片设计的应用和工作场景。本次对国密算法的设计结果表明,国密算法模块应用在安全芯片中能够在物联网等领域中对数据以及信息进行正确的加解密工作。