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Eine Kette ist nur so stark wie ihr schwächstes Glied. Diese Weisheit trifft auch auf das Industrielle Internet der Dinge (IIoT), auf autonome und vernetzte Fahrzeuge und wichtige kritische Infrastrukturen zu, da auch hohe Investitionen in Softwaresicherheit kein ganzheitlich sicheres System garantieren. Einer vollständigen Sicherheit für Anwendungen der Industrie 4.0 sowie von selbstfahrenden Autos bis hin zu intelligenten Verkehrsnetzen kann man sich nur nähern, wenn für eine umfassende Hardwaresicherheit gesorgt ist.

Um IP-Diebstahl, Manipulationen und Netzwerk-Angriffe zu verhindern, ist ein End-to-End-Sicherheitskonzept notwendig, welches bereits auf der Hardwareebene beginnt. Intelligente, vernetzte Produkte und Systeme basieren auf sicherer und vertrauenswürdiger Software und Hardware. Elektronikkomponenten wie z.B. Sensoren und Aktuatoren, die im Kontext der Industrie 4.0. gefertigt werden und dort zum Einsatz kommen, müssen jederzeit vertrauenswürdig und zuverlässig Messdaten liefern und Aktionen umsetzen.

Aufgrund der hohen Komplexität von High-Tech-Elektronikentwicklung und -fertigung erstrecken sich die Wertschöpfungsketten elektronischer Produkte von der Entwicklung über die Produktion bis hin zu den Lieferketten über den gesamten Globus. Dies erschwert jedoch die Nachverfolgbarkeit insbesondere von sicherheitsrelevanten elektronischen Komponenten.

Um die Sicherheit beim autonomen Fahren und von intelligenten, autonomen Produktionssystemen in Industrieanlagen und kritischen Informationsinfrastrukturen gewährleisten zu können, muss nachvollziehbar sein, woher die eingesetzten elektronischen Bauelemente kommen, was sie machen und wie sie aufgebaut sind. 

Vertrauen in Elektronik bedeutet, dass Produkte und Systeme basierend auf elektronischer Hardware so hergestellt sind, dass unerwartetes Verhalten und Sicherheitsvorfälle möglichst ausgeschlossen werden können. Elektronik ist dann vertrauenswürdig, wenn sie keine Hintertüren oder Schwachstellen für Angreifer und Manipulationen offenlässt.

Gemeinsam mit verschiedenen Forschungseinrichtungen erarbeitet das Fraunhofer IZM Lösungen für die Herausforderungen in der Hardwaresicherheit:

• Drahtlose Sensornetzwerke mit hardwarebasierter Verschlüsselung und Schlüsselvorverteilung bei der Fertigung der einzelnen Sensorknoten
• Sensorik zur Manipulationserkennung Active Mesh, Temperatur, Röntgenstrahlen, Focussed Ion Beam (FIB)
• Zuverlässige und energieeffiziente Energiequellen zur Durchführung von Abwehrmaßnahmen
• Zeroization
• Verbindung von Wafern mit vorgespannter Glasschicht zur Selbstzerstörung von Chipstrukturen bei Manipulation
• Abschirmung von Packages vor EM-Feldern und Photoemission (PE) aus dem Inneren zum Schutz vor Seitenkanalangriffen
• Integration von Sicherheitsfunktionen im Kommunikationsbus
• Gedruckte unsichtbare Leiterbahnen
• Hardware-Sicherheitsintegrität
• Photonik

Das Fraunhofer IZM ist an mehreren Forschungsprojekten der deutschen Leitinitiative „Vertrauenswürdige Elektronik (ZEUS)“ beteiligt und bringt seine Kompetenzen und sein Know-how zur Gewährleistung der Vertrauenswürdigkeit elektronischer Hardware bei drei zentralen Themen ein:

• Erkennung von gefälschten elektronischen Komponenten
• Einsatz von Sicherheitsmerkmalen in der Hardware (Schutz/ Verschleierung)
• Infrastrukturelle Maßnahmen zur Sicherstellung der Vertrauenswürdigkeit bei der Herstellung

Das Verbundprojekt »Velektronik« der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) hat zum Ziel, eine Plattform für vertrauenswürdige Elektronik zu schaffen. Dabei werden übergreifende Fragestellungen in den drei Säulen Design, Fertigung und Analyse der Mikroelektronik-Wertschöpfungskette bearbeitet. Der Fokus liegt auf Beiträgen zur notwendigen Standardisierung, auf der Vernetzung der Forschungsvorhaben sowie der Pflege und Bereitstellung des im Rahmen der einzelnen Vorhaben erzielten Know-hows.

Laufzeit: 03/2021 – 02/2024

Förderkennzeichen: 16ME0215

Fördergeber: BMBF

www.velektronik.de

VE-REWAL: Das Projekt VE-REWAL beschäftigt sich damit, die Funktionalität von Chips in mehrere Teile, sogenannte Chiplets, aufzuteilen, die innerhalb eines Chip-Packages anhand von Interposern verbunden werden. Die Aufteilung soll helfen, den Diebstahl geistigen Eigentums zu verhindern, da kein Teil allein die gesamte Funktionalität abbildet und ein Angreifer beispielsweise nur Zugriff auf eine Fabrik hätte.

Laufzeit: 05/2021 – 04/2024

Förderkennzeichen: 16ME0308

Fördergeber: BMBF

Download - Datenblatt (.pdf/ 1,5MB)

Das Projekt VE-Silhouette beschäftigt sich damit, die Schnittstellen zwischen Photonik-Elektronik und elektronischen Schaltungen beispielsweise Open-Source Prozessoren zu schaffen, um diese zu integrieren. Das Projekt behandelt auch die gemeinsame Fertigung der beiden unterschiedlichen Technologien.

Laufzeit: 05/2021 – 04/2024

Förderkennzeichen: 16ME0314

Fördergeber: BMBF

Download - Datenblatt (.pdf/ 800KB)

Das Verbundprojekt SiEvEI 4.0 zielt auf die Entwicklung eines Konzeptes zur manipulationssicheren Nachverfolgbarkeit der Fertigungskette von Elektronikbaugruppen und -komponenten ab.

Laufzeit: 03/2020 – 08/2023

Förderkennzeichen: 16ME0005

Fördergeber: BMBF

Download - Datenblatt (.pdf/ 1,4MB)

Bei Interesse an unseren Lösungen oder der Entwicklung innovativer Ansätze zur Verbesserung der Vertrauenswürdigkeit elektronischer Hardware sprechen Sie uns gern an.