随着现代社会的日益信息化、数字化与网络化，信息安全直接影响到个人隐私、商业秘密以及国家安全等，使得人们对于信息安全的需求越来越迫切。作为信息安全的核心部分，密码芯片的应用越来越广泛，而针对这些芯片的攻击手段也不断增多，如何为这些关键芯片进行防护，保护内部敏感信息，已经成为当前研究的热点。本文详细阐述了针对芯片的攻击手段，并对其中的物理攻击的防护方法的现状进行了讨论。针对当前在物理入侵攻击领域防护方法的不足，在分析物理入侵攻击物理机制的基础上，提出了抗物理攻击安全芯片防护体系方案，并对其三维立体封装、抗物理攻击安全芯片、高性能嵌入式微电池等关键技术进行了重点研究。采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术完成三维立体封装结构设计和加工制作，通过内置网络布线，提高了探测效率。在SMIC0.18um工艺下，完成了抗物理攻击安全芯片设计、仿真和流片，包括传感网络检测电路、光敏传感器电路、温度传感器电路，Glitch传感器电路等功能电路。同时还开展了内嵌微型高性能电池的设计与实验。芯片测试结果表明，抗物理攻击安全芯片可预警小于1mm的钻孔攻击，低于500mlx的光攻击，55℃以下及140℃以上的温度攻击，宽度0.3us、幅值0.6V的电源Glitch攻击。在完成芯片电路测试的基础上，为验证抗物理攻击安全系统的立体防护作用，设计并搭建了实时演示验证系统，包括硬件验证系统以及上位机演示软件，硬件验证系统收集、处理抗物理攻击安全芯片预警信息，并在上位机上完成演示作用。