La nouvelle conception du transistor dissimule le matériel de la puce informatique clé pour se protéger contre les pirates

Un pirate informatique peut reproduire un circuit sur une puce en découvrant ce que font les transistors clés dans un circuit - mais pas si le "type" de transistor est indétectable. Les ingénieurs de l'Université Purdue ont démontré un moyen de dissimuler quel transistor est lequel en les construisant à partir d'un matériau en forme de feuille appelé phosphore noir.

L'ingénierie inverse des puces est une pratique courante, tant pour les pirates que pour les entreprises qui enquêtent sur les atteintes à la propriété intellectuelle. Les chercheurs développent également des techniques d'imagerie par rayons X qui ne nécessiteraient pas de toucher une puce pour la rétroconcevoir.

L'approche que les chercheurs de Purdue ont démontrée augmenterait la sécurité à un niveau plus fondamental. La manière dont les fabricants de puces choisissent de rendre cette conception de transistor compatible avec leurs processus déterminera la disponibilité de ce niveau de sécurité.

Une puce calcule en utilisant des millions de transistors dans un circuit. Lorsqu'une tension est appliquée, deux types distincts de transistors - un type N et un type P - effectuent un calcul. La réplication de la puce commencerait par l'identification de ces transistors.

"Mais parce qu'ils sont nettement différents, les bons outils pourraient clairement les identifier - vous permettant de revenir en arrière, de découvrir ce que fait chaque composant de circuit individuel, puis de reproduire la puce", a déclaré le professeur Joerg Appenzeller. Ainsi, si ces deux types de transistors semblaient identiques lors de l'inspection, un pirate informatique ne serait pas en mesure de reproduire une puce par rétro-ingénierie du circuit.

L'équipe d'Appenzeller a montré dans leur étude, que camoufler les transistors en les fabriquant à partir d'un matériau tel que le phosphore noir rend impossible de savoir quel transistor est lequel. Lorsqu'une tension change le type de transistors, ils apparaissent exactement de la même manière pour un pirate informatique.

Bien que le camouflage soit déjà une mesure de sécurité utilisée par les fabricants de puces, il est généralement effectué au niveau du circuit et ne tente pas de masquer la fonctionnalité des transistors individuels, laissant la puce potentiellement vulnérable aux techniques de piratage d'ingénierie inverse avec les bons outils.

La méthode de camouflage que l'équipe d'Appenzeller a démontrée serait de construire une clé de sécurité dans les transistors. Cette approche rendrait les transistors de type N et P identiques à un niveau fondamental. Vous ne pouviez pas vraiment les distinguer sans connaître la clé. Même le fabricant de puces ne serait pas en mesure d'extraire cette clé après la production de la puce. "Vous pourriez voler la puce, mais vous n'auriez pas la clé", a déclaré Appenzeller.

Les techniques de camouflage actuelles nécessitent plus de transistors afin de cacher ce qui se passe dans le circuit. Mais cacher le type de transistor à l'aide d'un matériau comme le phosphore noir - un matériau aussi fin qu'un atome - nécessite moins de transistors, prend moins d'espace et de puissance en plus de créer un meilleur déguisement, ont déclaré les chercheurs.

L'idée d'obscurcir le type de transistor pour protéger la propriété intellectuelle des puces est venue à l'origine d'une théorie de Sharon Hu, professeur à l'Université de Notre Dame, et de ses collaborateurs. En règle générale, ce qui éloigne les transistors de type N et P, c'est la façon dont ils transportent un courant. Les transistors de type N transportent un courant en transportant des électrons tandis que les transistors de type P utilisent l'absence d'électrons, appelés trous.

L'équipe a réalisé que le phosphore noir est si mince qu'il permettrait le transport d'électrons et de trous à un niveau de courant similaire, faisant apparaître les deux types de transistors plus fondamentalement identiques. C'est alors qu'ils ont démontré expérimentalement les capacités de camouflage des transistors à base de phosphore noir. Ces transistors sont également connus pour fonctionner aux basses tensions d'une puce informatique à température ambiante en raison de leur zone morte plus petite pour le transport des électrons, décrite comme une petite "bande interdite".

Mais malgré les avantages du phosphore noir, l'industrie de la fabrication de puces utiliserait plus probablement un matériau différent pour obtenir cet effet de camouflage. « L'industrie commence à envisager des matériaux 2D ultrafins, car ils permettraient à davantage de transistors de tenir sur une puce, ce qui les rendrait plus puissants. Bien que le phosphore noir soit un peu trop volatil pour être compatible avec les techniques de traitement actuelles, montrer expérimentalement comment un matériau 2D pourrait fonctionner est une étape vers la mise en œuvre de cette mesure de sécurité », a déclaré Appenzeller.