Fshehja e çipit kompjuterik nga hakerat me dizajnin e ri të tranzitorit

Një haker mund të riprodhojë një qark në një çip duke zbuluar se çfarë po bëjnë tranzistorët kryesorë, por jo nëse “lloji” i tranzitorit është i pazbulueshëm.

Inxhinierët e Universitetit Purdue kanë demonstruar një mënyrë për të maskuar se cili është tranzitori duke i ndërtuar ato nga një material i ngjashëm me fletë të quajtur fosfor i zi. Kjo masë e sigurisë e integruar do të parandalonte që hakerat të merrnin informacion të mjaftueshëm në lidhje me qarkun për ta inxhinieruar atë.

“Chips-at” inxhinierik të kundërt është një praktikë e zakonshme – si për hakerat ashtu edhe për kompanitë që hetojnë shkeljen e pronës intelektuale. Studiuesit gjithashtu po zhvillojnë teknika të imazheve me rreze x që nuk do të kërkonin prekjen e një çipi për ta ndryshuar atë.

Qasja që studiuesit e Purdue kanë demonstruar do të rriste sigurinë në një nivel më themelor. Se si prodhuesit e çipave zgjedhin ta bëjnë këtë dizajn të tranzitorit të pajtueshëm me proceset e tyre, do të përcaktonte disponueshmërinë e këtij niveli të sigurisë.

Një çip llogarit duke përdorur miliona tranzistorë në një qark. Kur aplikohet një tension, dy lloje të dallueshme të tranzistorëve – një tip N dhe një tip P – kryejnë një llogaritje. Replikimi i çipit do të fillonte me identifikimin e këtyre transistorëve.

“Këto dy lloje tranzitorësh janë kryesore pasi ato bëjnë gjëra të ndryshme në një qark. Ata janë në zemër të gjithçkaje që ndodh në të gjithe “Chips-at”,” tha Joerg Appenzeller, Purdue’s Barry M. dhe Patricia L. Epstein Profesor i Inxhinierisë Elektrike dhe Kompjuterike. “Por për shkak se ato janë dukshëm të ndryshme, mjetet e duhura mund t’i identifikojnë qartë – duke ju lejuar të shkoni prapa, të zbuloni se çfarë po bën secili komponent individual i qarkut dhe më pas të riprodhoni çipin.”

Nëse këto dy lloje tranzitorësh do të shfaqeshin identikë gjatë inspektimit, një haker nuk do të ishte në gjendje të riprodhonte një çip duke inxhinieruar kundërt qarkun.

Ekipi i Appenzeller tregoi në studimin e tyre se maskimi i tranzistorëve duke i fabrikuar ata nga një material i tillë si fosfori i zi e bën të pamundur të dihet se cili është tranzitori. Kur një tension ndërron llojin e tranzitorëve, ato duken saktësisht të njëjta për një haker.

Ndërsa maskimi është tashmë një masë sigurie që përdorin prodhuesit e çipave, ajo zakonisht bëhet në nivelin e qarkut dhe nuk përpiqet të errësojë funksionalitetin e transistorëve individualë – duke e lënë çipin potencialisht të prekshëm nga teknikat e kundërta të piraterisë me mjetet e duhura.

Metoda e maskimit që ekipi i Appenzeller demonstroi do të ishte ndërtimi i një çelësi sigurie në transistorë.

“Qasja jonë do t’i bënte transistorët e tipit N dhe P të dukeshin të njëjtë në një nivel themelor. Ju nuk mund t’i dalloni ato me të vërtetë pa e ditur çelësin ”, tha Peng Wu, një Ph.D. i Purdue. student i inxhinierisë elektrike dhe kompjuterike i cili ndërtoi dhe testoi një çip prototip me tranzistorë të bazuar në fosfor të zi në Qendrën Nanoteknologji Birck të Discovery Park të Purdue.

As prodhuesi i çipave nuk do të ishte në gjendje ta nxjerrë këtë çelës pasi të jetë prodhuar çipi.

“Ju mund të vidhni çipin, por nuk do ta kishit çelësin”, tha Appenzeller.

Teknikat aktuale të maskimit gjithmonë kërkojnë më shumë tranzistorë në mënyrë që të fshehin atë që po ndodh në qark. Por fshehja e llojit të tranzitorit duke përdorur një material si fosfori i zi – një material i hollë si një atom – kërkon më pak tranzistorë, duke marrë më pak hapësirë ​​dhe fuqi përveç krijimit të një maskimi më të mirë, thanë studiuesit.

Ideja e errësimit të tipit tranzitor për të mbrojtur pronësinë intelektuale të çipave fillimisht erdhi nga një teori e profesorit të Universitetit të Notre Dame, Sharon Hu dhe bashkëpunëtorëve të saj. Në mënyrë tipike, ajo që jep tranzistorë të tipit N dhe P është mënyra se si ata mbajnë një rrymë. Transistorët e tipit N mbajnë një rrymë duke transportuar elektrone ndërsa tranzistorët e tipit P përdorin mungesën e elektroneve, të quajtura vrima.

Fosfori i zi është aq i hollë, ekipi i Appenzeller kuptoi, që do të mundësonte transportin e elektroneve dhe vrimave në një nivel të ngjashëm aktual, duke i bërë të dy llojet e tranzitorëve të duken më thelbësisht të njëjtat për propozimin e Hu.

Ekipi i Appenzeller pastaj demonstroi eksperimentalisht aftësitë maskuese të tranzistorëve me bazë fosforin e zi. Këta tranzistorë dihet gjithashtu se veprojnë në tensione të ulëta të një çipi kompjuteri në temperaturën e dhomës për shkak të zonës së tyre më të vogël të vdekur për transportin e elektroneve, e përshkruar si një “hendek i vogël”.

Por, përkundër avantazheve të fosforit të zi, industria e prodhimit të çipave ka më shumë gjasa të përdorë një material tjetër për të arritur këtë efekt kamuflazhi.

“Industria ka filluar të marrë në konsideratë materiale ultra të holla, 2D sepse ato do të lejonin më shumë tranzistorë të futen në një çip, duke i bërë ata më të fuqishëm. Fosfori i zi është pak i paqëndrueshëm për të qenë i pajtueshëm me teknikat aktuale të përpunimit, por duke treguar eksperimentalisht se si mund të funksionojë një material 2D është një hap përpara për të kuptuar sesi të zbatohet kjo masë sigurie ”, tha Appenzeller.