普渡工程师开发隐藏晶体管设计保护芯片免逆向工程

黑客可通过发现芯片电路关键晶体管作用复制电路——但若晶体管“类型”不可检测则不行。普渡大学工程师演示用称黑磷片状材料构建晶体管伪装其类型。

芯片逆向工程常见做法——黑客和调查知识产权侵犯公司均如此。研究人员也开发X射线成像技术无需接触芯片逆向工程。

普渡研究人员演示方法在更基础层面提升安全性。芯片制造商如何使此晶体管设计兼容其工艺将决定此安全级别可用性。

芯片用电路中数百万晶体管计算。施加电压时，两种截然不同晶体管——N型和P型——执行计算。复制芯片始于识别这些晶体管。

“但因它们截然不同，正确工具能清晰识别——允许你反向推导，弄清每个电路组件作用再复制芯片，”Joerg Appenzeller教授说。所以若这两类晶体管检查时外观相同，黑客无法通过逆向工程电路复制芯片。

Appenzeller团队研究显示，用黑磷等材料制造晶体管伪装其类型使无法知晓哪个是哪个。电压切换晶体管类型时，对黑客外观完全相同。

伪装已是芯片制造商用安全措施，但通常在电路层面不尝试掩盖单个晶体管功能——留下芯片潜在易受有正确工具逆向工程黑客技术攻击。

Appenzeller团队演示伪装方法将安全密钥构建进晶体管。此法使N型P型晶体管基础层面看起来相同。不知密钥无法真正区分。甚至芯片制造商芯片生产后也无法提取此密钥。“你能偷芯片，但没有密钥，”Appenzeller说。

当前伪装技术需更多晶体管隐藏电路发生什么。但用黑磷等材料隐藏晶体管类型——原子级薄材料——需更少晶体管，占用更少空间功率外创造更好伪装，研究人员说。

用模糊晶体管类型保护芯片知识产权想法源自圣母大学Sharon Hu教授及合作者理论。通常暴露N型P型晶体管是如何载流。N型传输电子，P型用电子缺失即空穴。

黑磷太薄，团队意识到能使电子空穴传输相似电流水平，使两类晶体管基础层面更相同。那时他们实验演示黑磷基晶体管伪装能力。这些晶体管也知室温下在计算机芯片低电压工作因电子传输较小死区，描述为小“带隙”。

尽管黑磷优势，芯片制造业更可能用不同材料实现此伪装效果。“行业开始考虑超薄2D材料因允许更多晶体管塞进芯片使更强大。虽黑磷稍挥发难兼容现有工艺，实验展示2D材料如何工作是实施此安全措施一步，”Appenzeller说。

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