科学技术日新月异的今天,集成电路产品深入到生活与工作的方方面面。集成电路中硬件木马的出现给信息安全造成了重大威胁。为有效防范硬件木马的侵袭,对硬件木马的研究已逐渐成为热点。在硬件木马的各类检测技术中,侧信道探测技术由于其非破坏性和可批量检测的特性因而应用较为广泛。但侧信道探测中不可避免地要受到集成电路制造工艺误差和测量与环境噪声的影响,导致硬件木马检测失败或分辨率降低。本文在前人的研究基础上,提出了基于区域分割的硬件木马检测技术,对技术原理进行了阐述和推导证明。介绍了区域分割设计方法,将区域分割设计与木马检测相结合,研究并设计了区域门控单元,并对所用的硬件木马电路进行了设计与仿真。在不同的供电电压、环境温度和工艺尺寸下,对区域分割技术进行了仿真,证明了区域分割后硬件木马的检测分辨率要远高于未分割情况。最后对区域分割技术完成了硬件木马的实测验证,在全区域下木马检测失败时,成功在子区域中以数据曲线7.12%的分离度检测出10^-3数量级的硬件木马,验证了区域分割对硬件木马检测的有效性。本文还介绍和证明了自测序列优化码的概念与原理。设计了一款自测序列优化码生成器,并将其进行了仿真与FPGA实现。搭建了可用于硬件木马检测的最优自测向量生成器,完成了功能仿真并在基准电路中进行了验证。最后将最优自测向量生成器植入到目标物理编码子层（Physical Coding Sublayer,PCS）电路中对硬件木马进行实测。在基于区域分割的条件下,最优自测向量生成器的使用将木马分辨率由7.12%提升至8.55%,提高了硬件木马检测分辨率。此外,本文还研究了物理编码子层电路的背景技术,分析了物理层和PCS电路的具体结构和功能。研究了COM符号锁定、伪随机码检测和CRC校验的基本原理。对编解码单元和缓冲单元进行了重点设计与仿真实现,完成了用于区域分割的目标电路的设计。