Gefahren für die Vertrauenswürdigkeit mikroelektronischer Produkte

Potenzielle Safety- und Security-Risiken bei der Entwicklung und Fertigung elektronischer Hardware schaden der Vertrauenswürdigkeit der entstehenden Produkte und Technologien erheblich. Es kann vereinfacht zwischen drei grundlegenden Gefahrengruppen unterschieden werden, deren Einzelrisiken an verschiedenen Stellen der mikroelektronischen Wertschöpfungskette liegen, die sich aber auf das gesamte Produkt auswirken:

  • Schwachstellen: Ungewollte Fehler in der Produktentstehung, die im Betrieb für Probleme sorgen oder missbraucht werden können.
  • Hintertüren: Absichtlich eingebrachte Schwachstellen, um diese im späteren Betrieb auszunutzen oder Manipulationen durchzuführen.
  • Grauer Markt: Hier handelt es sich um Aspekte wie Fälschungen, recycelte oder geklonte Chips, Patentbetrug oder das illegale Nachkonstruieren von Chips.

Damit vertrauenswürdige Produkte garantiert werden können, braucht man spezifische Forschungs- und Lösungsansätze, um Gefahren aus allen drei Gruppen zu identifizieren und zu eliminieren.

Wege zu mehr Vertrauen in Elektronik

Einige derzeit wichtige Themen und Forschungsschwerpunkte zur Stärkung zuverlässiger Elektronik sind:

  • Diskussionen über nationale und internationale Standardisierungen und Zertifizierungen, mit denen die Qualität von Produkten entlang der gesamten Wertschöpfungs- und Lieferkette abgesichert und Schwachstellen vermieden werden können.
  • Die Analyse von Endprodukten durch spezielle Bewertungsverfahren, die Hintertüren effektiv erkennen.
  • Die Entwicklung von Designs, die beispielsweise das Nachkonstruieren (Reverse Engineering) oder Klonen von Chips erschweren und so den grauen Markt eindämmen.
  • Der Einbau von »Fingerabdrücken« und anderen Sicherheitsmechanismen, die eine Nachvollziehbarkeit für den vollständigen Produktionsweg und somit für die Echtheit des Chips und die Qualität seiner Bauteile garantiert.
  • Die Nutzung von Open-Source-Hardware, durch die die technologische Souveränität gestärkt und eigene vertrauenswürdige Wertschöpfungsketten entwickelt werden können. So besteht auch weniger Gefahr der Verdunklung von Funktionen durch mögliche Patentrechte.

 

 

    Beispielhafte Projekte der FMD-Institute

Mit Bezug zu Safety-Aspekten

Zuverlässige elektrische Verbindungen für die Antriebstechnik (Fraunhofer EMFT) im Bereich Mobilität

Prognostics and Health Management (PHM) und vertrauenswürdige Elektronik für funktionale System-Sicherheit (Fraunhofer ENAS) im Bereich Medizin

Einfach einzusetzende GaN-Leistungsmodule mit einer programmierbaren, ausfallsicheren Steuereinheit mit integrierten Schutzschaltungen  (Fraunhofer IMS) u.a. für den Bereich der Energieversorgung

Zustandsüberwachung elektronischer Systeme mit hoher Verfügbarkeit und niedrigen Ausfallraten (Fraunhofer IZM)
 

Mit Bezug zu Security-Aspekten

Analyse und Test von elektronischen Komponenten und Systemen (Fraunhofer EMFT) im Bereich Kontrollierbarkeit der gesamten Wertschöpfungskette; Labore zur Test und Analyse von elektronischen Komponenten und Systemen

Manipulationsschutz für elektronische Systeme (Fraunhofer EMFT) u.a. für die Absicherung von KritIs und im Medizin-Bereich

messbare Vorgaben und Kriterien für vertrauenswürdige Bauelemente (Fraunhofer IIS/EAS) u.a. für den Bereich Mobilität aber auch weitere KritIs

Vertrauenswürdige eingebettete KI mit RISC-V (Fraunhofer IMS) im Bereich Open-Source Hardware

Hardwarekomponenten die eine zuverlässige und abhörsichere Verschlüsselung ermöglichen (Fraunhofer IMS) durch Quanten-Zufallszahlengeneratoren

Sichere Schlüsselspeicher und PUF-Technologien (Physikalisch unklonbare Funktionen) für Industrie 4.0 (Fraunhofer IMS) u.a. auch zum Schutz gegen Reverse-Engineering

Split Manufacturing zur Absicherung von Produktionsprozessen (Fraunhofer IPMS) im Bereich des Chip-Aufbaus durch unterschiedliche Foundries

Vertrauenswürdige Schaltungen & Systeme - ein System ,dass alle Komponenten während der Fertigung mit einem fälschungssicheren Label ausstattet. (Fraunhofer IPMS) mit Hilfe von RFID für vertrauenswürdige Elektronik

Elektroformierungsfreie Memristoren für disruptive Innovationen in KI–Hardware-Architekturen für sensornahe Datenverarbeitung und  PUF-Krypto-Elemente (Physical Unclonable Function- PUF) in der Vertrauenswürdigen Elektronik (Fraunhofer ENAS) u.a. für die Nachvollziehbarkeit von elektronischen Komponenten

Open-Source-Prozessorarchitektur als ideale Basis für sichere und vertrauenswürdige Elektronik Fraunhofer ENAS, IIS/EAS, IPMS, IZM-ASSID

Projekt TRAICT - Wie lässt sich die Verlässlichkeit kritischer elektronischer Komponenten und Systeme in global verflochtenen Liefer- und Wertschöpfungsketten validieren und gewährleisten?  (18 Fraunhofer-Institute) am Beispiel des Mobilfunksstandards 5G 

 

Allgemeine Informationen

 

 

Die hier verlinkten Websites dienen ausschließlich zur Information und zur Anregung für einen inhaltlichen Diskurs; wir übernehmen selbstverständlich keine Verantwortung zur Richtigkeit und Vollständigkeit der verlinkten Inhalte. Mehr zu unserem Haftungsausschluss finden Sie im Impressum dieser Website.