Desain transistor baru menyamarkan perangkat keras chip komputer utama dari peretas
Keamanan

Desain transistor baru menyamarkan perangkat keras chip komputer utama dari peretas


Keempat transistor pada chip ini dibangun dari bahan 2D yang menyamarkannya dari peretas. Kredit: Universitas Purdue / John Underwood

Seorang hacker dapat mereproduksi sirkuit pada sebuah chip dengan menemukan apa yang dilakukan transistor kunci dalam sebuah sirkuit — tetapi tidak jika transistor “tipe” tidak terdeteksi.

Insinyur Universitas Purdue telah mendemonstrasikan cara untuk menyamarkan transistor mana dengan membangunnya dari bahan seperti lembaran yang disebut fosfor hitam. Tindakan keamanan bawaan ini akan mencegah peretas mendapatkan cukup informasi tentang sirkuit untuk merekayasa baliknya.

Temuan itu muncul dalam makalah yang diterbitkan Senin (7 Desember) di Nature Electronics.

Chip rekayasa balik adalah praktik umum — baik untuk peretas maupun perusahaan yang menyelidiki pelanggaran kekayaan intelektual. Para peneliti juga sedang mengembangkan teknik pencitraan sinar-X yang tidak memerlukan benar-benar menyentuh sebuah chip untuk merekayasa baliknya.

Pendekatan yang telah ditunjukkan oleh para peneliti Purdue akan meningkatkan keamanan pada tingkat yang lebih mendasar. Bagaimana produsen chip memilih untuk membuat desain transistor ini kompatibel dengan proses mereka akan menentukan ketersediaan tingkat keamanan ini.

Sebuah chip menghitung menggunakan jutaan transistor dalam sebuah rangkaian. Ketika tegangan diterapkan, dua jenis transistor yang berbeda — tipe N dan tipe P — melakukan perhitungan. Replikasi chip akan dimulai dengan mengidentifikasi transistor-transistor ini.

“Kedua jenis transistor ini adalah kunci karena mereka melakukan hal yang berbeda dalam sebuah rangkaian. Mereka adalah inti dari segala sesuatu yang terjadi pada semua chip kami,” kata Joerg Appenzeller, Barry M. dari Purdue dan Profesor Teknik Listrik dan Komputer Patricia L. Epstein. . “Tetapi karena mereka sangat berbeda, alat yang tepat dapat dengan jelas mengidentifikasinya — memungkinkan Anda untuk mundur, mencari tahu apa yang dilakukan setiap komponen sirkuit dan kemudian mereproduksi chip tersebut.”

Jika kedua jenis transistor ini tampak identik saat diperiksa, peretas tidak akan dapat mereproduksi chip dengan merekayasa balik rangkaian.

Tim Appenzeller menunjukkan dalam penelitian mereka bahwa menyamarkan transistor dengan membuatnya dari bahan seperti fosfor hitam membuat tidak mungkin untuk mengetahui transistor yang mana. Ketika tegangan mengubah jenis transistor, mereka tampak persis sama bagi peretas.

Meskipun penyamaran sudah menjadi ukuran keamanan yang digunakan produsen chip, hal itu biasanya dilakukan pada level sirkuit dan tidak berusaha mengaburkan fungsionalitas masing-masing transistor — membuat chip berpotensi rentan terhadap teknik peretasan rekayasa balik dengan alat yang tepat.

Desain transistor baru menyamarkan perangkat keras chip komputer utama dari peretas

Joerg Appenzeller, seorang profesor Purdue dari teknik listrik dan komputer, sedang mengembangkan cara untuk meningkatkan keamanan chip menggunakan bahan 2D. Kredit: Foto Universitas Purdue / John Underwood

Metode penyamaran yang ditunjukkan oleh tim Appenzeller akan membangun kunci keamanan ke dalam transistor.

“Pendekatan kami akan membuat transistor tipe N dan P terlihat sama pada tingkat fundamental. Anda tidak dapat benar-benar membedakannya tanpa mengetahui kuncinya,” kata Peng Wu, seorang Purdue Ph.D. mahasiswa teknik listrik dan komputer yang membangun dan menguji chip prototipe dengan transistor berbasis fosfor hitam di Birck Nanotechnology Center of Purdue’s Discovery Park.

Bahkan produsen chip tidak akan dapat mengekstrak kunci ini setelah chip diproduksi.

“Anda bisa mencuri chip itu, tetapi Anda tidak akan memiliki kuncinya,” kata Appenzeller.

Teknik penyamaran saat ini selalu membutuhkan lebih banyak transistor untuk menyembunyikan apa yang terjadi di sirkuit. Tapi menyembunyikan jenis transistor menggunakan bahan seperti fosfor hitam — bahan setipis atom — membutuhkan lebih sedikit transistor, mengambil lebih sedikit ruang dan daya selain menciptakan penyamaran yang lebih baik, kata para peneliti.

Ide untuk mengaburkan jenis transistor untuk melindungi kekayaan intelektual chip awalnya berasal dari teori oleh profesor Universitas Notre Dame Sharon Hu dan kolaboratornya. Biasanya, yang membuat transistor tipe N dan P menjauh adalah bagaimana mereka membawa arus. Transistor tipe N membawa arus dengan mengangkut elektron sedangkan transistor tipe P menggunakan tidak adanya elektron, yang disebut lubang.

Tim Appenzeller menyadari bahwa fosfor hitam sangat tipis sehingga memungkinkan transpor elektron dan lubang pada tingkat arus yang sama, membuat kedua jenis transistor tampak lebih fundamental sama menurut proposal Hu.

Tim Appenzeller kemudian secara eksperimental mendemonstrasikan kemampuan penyamaran transistor berbasis fosfor hitam. Transistor ini juga diketahui beroperasi pada tegangan rendah chip komputer pada suhu kamar karena zona mati yang lebih kecil untuk transpor elektron, yang digambarkan sebagai “celah pita” kecil.

Namun terlepas dari keunggulan fosfor hitam, industri pembuatan chip kemungkinan besar akan menggunakan bahan yang berbeda untuk mencapai efek kamuflase ini.

“Industri ini mulai mempertimbangkan bahan ultra tipis, 2-D karena mereka akan memungkinkan lebih banyak transistor untuk dipasang pada sebuah chip, membuatnya lebih kuat. Fosfor hitam agak terlalu mudah menguap untuk kompatibel dengan teknik pemrosesan saat ini, tetapi menunjukkan secara eksperimental bagaimana a Bahan 2-D dapat bekerja adalah langkah menuju mencari tahu bagaimana menerapkan tindakan keamanan ini, “kata Appenzeller.


Melampaui Hukum Moore: Mengambil susunan transistor ke dalam dimensi ketiga


Informasi lebih lanjut:
Peng Wu et al, Transistor dua dimensi dengan polaritas yang dapat dikonfigurasi ulang untuk sirkuit yang aman, Nature Electronics (2020). DOI: 10.1038 / s41928-020-00511-7

Disediakan oleh Universitas Purdue

Kutipan: Desain transistor baru menyamarkan perangkat keras chip komputer utama dari peretas (2020, 7 Desember) diambil pada 7 Desember 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-12-transistor-disguises-key-chip-hardware.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : SGP Prize