Sun Nov 28 2021

11 28

Gedrukte schakelingen beschermen sensoren

04/05/2021

Door Ad Spijkers

Elektronische sensoren kunnen veel industriële toepassingen ten goede komen. Maar ze moeten worden beschermd tegen aanvallen en vervalsingen.


     

Het nieuwe, door de Duitse overheid gefinancierde gezamenlijke project sensIC, heeft tot doel gedrukte elektronica en siliciumcomponenten rechtstreeks in producten te integreren om sensoren te beveiligen. Bij het Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ontwikkelen onderzoekers hiervoor een centraal onderdeel: geprinte veiligheidsschakelingen met speciale hardware-gebaseerde functies, de zogenaamde Physical Unclonable Functions (PUF's).

Cyber security

Sensoren worden in tal van processen gebruikt om te meten of om parameters te bewaken. Maar sensoren die fysieke toestanden omzetten in datastromen zijn ook het doelwit van aanvallen en vervalsingen. Informatiebeveiliging in deze applicaties is momenteel voornamelijk gebaseerd op software-algoritmen.

Maar geen enkele software is perfect. Daarom willen de projectpartners ook de veiligheid van de hardware garanderen. Additieve processen die laag voor laag twee- en driedimensionale componenten creëren, zijn hiervoor bijzonder geschikt. Met behulp van dergelijke componenten kunnen bedrijven veiligheidsfuncties achteraf inbouwen zonder het ontwerp aan de fabrikant over te dragen.

Het senslC-project combineert additief vervaardigde (geprinte) elektronica met siliciumcomponenten en integreert deze veilig rechtstreeks in producten. Als specifieke toepassing van het project worden hybride geïntegreerde sensorcircuits in slangen ingebouwd, zoals vereist voor verschillende automobiel- en industriële toepassingen. Benecke-Kaliko combineert materiaalkunde en cyberbeveiliging, het KIT ontwikkelt en vervaardigt een centraal onderdeel: geprinte veiligheidsschakelingen met zogenaamde Physical Unclonable Functions (PUF's).

Digitale vingerafdruk

PUF's zijn op hardware gebaseerde functies die ontstaan door de kleinste schommelingen in het productieproces. Bij gedrukte elektronica zijn er bijvoorbeeld variaties door de grove printresolutie en de gebruikte materialen en inkten. Een PUF evalueert deze fluctuaties en gebruikt ze om een individueel signaal te genereren dat als het ware als een digitale vingerafdruk fungeert. Hiermee kan de component duidelijk worden geïdentificeerd of kan informatie veilig worden gecodeerd.

Wetenschappers van het KIT en de Hochschule Offenburg hebben een hybride PUF op basis van metaaloxide dunne-filmcomponenten ontwikkelen, die gedrukte elektronica en siliciumtechnologie combineert. Deze PUF is geschikt voor het beveiligen van apparaten en het beschermen van data in het Internet of Things, waarin mensen met machines communiceren en machines met elkaar.

Het sensIC-project vult de PUF's aan als elektronische identificatiekenmerken voor toepassingen in de industrie en de automobiel met optische identificatiekenmerken, ontwikkeld door Polysecure: Ingebedde fluorescerende deeltjes vormen door het proces willekeurige en daarom niet-kopieerbare patronen. Deze deeltjespatronen worden tijdens het productieproces geregistreerd en zorgen ervoor dat de component duidelijk kan worden geïdentificeerd, evenals extra beveiliging tegen manipulatie van hardware.

Benecke-Kaliko, een dochteronderneming van Continental, treedt op als coördinator. Behalve genoemde instellingen nemen Cyient, het Leibniz Institut für Neue Materialien, ContiTech MGW en Elmos Semiconductor (als geassocieerd partner) deel.

Foto: Alexander Scholz, Hochschule Offenburg en KIT