RESEC

Analyse und Rekonstruktion höchstintegrierter Sicherheitsschaltungen

Computerchip
Die effiziente und zuverlässige Rekonstruktion von höchstintegrierten Schaltungen erfordert neue Ansätze.© istock / petrovich9

Motivation

In vielen sicherheitsrelevanten Systemen wie in Maschinen, Fahrzeugen, medizinischen Geräten oder in Anlagen von kritischen Infrastrukturen befinden sich Chips – nur wenige Quadratmillimeter kleine Halbleiterplättchen, auf denen äußerst komplexe Schaltungen mit mehreren Milliarden Bauelementen untergebracht sind. Versierte Angreifer können diese Chips manipulieren und auf diese Weise beispielsweise sensible Daten auslesen, Geräte in ihrer Funktion verändern oder unbrauchbar machen. Die einzelnen Schritte in der Chipfertigung bieten einem Angreifer vielfältige Möglichkeiten, gezielte Veränderungen an der Hardware vorzunehmen. Schaltungen sind daher nicht nur in ihrer Funktion, sondern auch in ihrem Layout zu verifizieren. Die fortschreitende Reduzierung der Strukturgrößen von Schaltungen und die Steigerung der Komplexität erfordern dafür innovative Lösungen.

Ziele und Vorgehen

Ziel im Verbundprojekt RESEC ist eine vollständige Methodik, mit der das Layout von höchstintegrierten Schaltungen analysiert und rekonstruiert werden kann. Im Fokus der Arbeiten stehen dabei Schaltungen mit Strukturgrößen kleiner als 40 nm. Diese Strukturgrößen erfordern neuartige Methoden zur Präparation der Chips, zur höheren Stabilität der rasterelektronenmikroskopischen Abbildung sowie zur Synthese und Analyse der anfallenden riesigen Datenmengen. Zum Scannen der Halbleiterchips wird ein effizientes und hochpräzises System entwickelt. Die Bildverarbeitung und Strukturerkennung sowie die Erzeugung und Prüfung der Schaltungsinformationen erfolgt mit modernen Methoden des maschinellen Lernens. Zur umfassenden, systematischen Verifikation der Methodik werden Hardwarebausteine unterschiedlicher Technologie, Topologie und Komplexität analysiert.

Innovationen und Perspektiven

Ob Automobil-, Energie- oder Industriesektor: Halbleitertechnologien durchdringen zunehmend alle Bereiche des gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Lebens. Im Zeitalter globalisierter Produktionsketten steigt mit der wachsenden Anzahl von Fertigungsstätten und längeren Lieferketten das Risiko von Sicherheitslücken. Dies kann die Sicherheit jedes Einzelnen oder ganzer Wirtschaftszweige erheblich beeinträchtigen.

Die Verfügbarkeit des Layouts höchstintegrierter Schaltungen ist die Basis für darauf aufbauende Analysen – z. B. zur Erkennung von Manipulationen, zur Erhöhung der Qualität oder der Sicherung von Schutzrechten. Das Projekt leistet damit einen wertvollen Beitrag zur Vertrauenswürdigkeit von Halbleiterchips.

ZUWENDUNGSBESCHEIDE