Karlsruhe sensIC integrare l’elettronica stampata e i componenti in silicio direttamente nei prodotti per proteggere i sensori

Istituto di tecnologia di Karlsruhe: i circuiti stampati proteggono i sensori


I sensori elettronici possono trarre vantaggio da molte applicazioni industriali, come l’ingegneria automobilistica. Ma devono essere protetti da attacchi e falsificazioni. Il nuovo progetto congiunto “sensIC” mira a integrare l’elettronica stampata e i componenti in silicio direttamente nei prodotti al fine di proteggere i sensori. Al Karlsruhe Institute of Technology (KIT), i ricercatori stanno sviluppando un componente centrale per questo: circuiti di sicurezza stampati con speciali funzioni basate su hardware, le cosiddette funzioni fisiche non clonabili (PUF). Il Ministero federale della ricerca finanzia SensIC con un totale di 2,9 milioni di euro. I partner industriali stanno investendo nel progetto ulteriori 1,35 milioni di euro.

Nei veicoli alimentati elettricamente, monitorano la temperatura delle batterie al fine di ottimizzarne la durata e le prestazioni; negli impianti dell’industria chimica e farmaceutica, monitorano lo stato di funzionamento dei componenti passivi per rilevare immediatamente gli errori: I sensori elettronici possono ridurre costi e migliorare l’affidabilità in molte applicazioni e abilitare nuove funzioni. Il loro utilizzo è particolarmente importante quando sostanze come l’acqua potabile o il cibo, il petrolio o il gas vengono trasportati attraverso condutture e deve essere garantita una catena di approvvigionamento e distribuzione affidabile. I sensori possono aiutare a rilevare immediatamente le manomissioni. Tuttavia, i sensori che convertono gli stati fisici in flussi di dati sono essi stessi bersagli esposti per attacchi e falsificazioni.

“La sicurezza delle informazioni in queste applicazioni è attualmente basata principalmente su algoritmi software . Ma nessun software è perfetto. Pertanto, dobbiamo anche garantire la sicurezza con l’hardware “, spiega il professor Jasmin Aghassi-Hagmann, capo del gruppo di ricerca” Elettronica a bassa potenza con materiali avanzati “presso l’Institute for Nanotechnology (INT) presso KIT. “I processi additivi che producono componenti bidimensionali e tridimensionali strato per strato sono particolarmente adatti a questo scopo. Con l’aiuto di tali componenti, possiamo aggiornare le funzioni di sicurezza senza dover consegnare il progetto al produttore . “

Il nuovo progetto congiunto “Chiara identificabilità per un’elettronica di sensori ibridi affidabile con l’aiuto della produzione additiva – senslC” combina componenti elettronici prodotti in modo additivo, cioè stampati con componenti in silicio e li integra in modo sicuro direttamente nei prodotti. Come applicazione specifica del progetto, i circuiti di sensori integrati ibridi sono incorporati nei tubi flessibili, come richiesto per varie applicazioni automobilistiche e industriali. Il progetto, coordinato da Benecke-Kaliko, una filiale di Continental, combina scienza dei materiali e sicurezza informatica. All’INT, i ricercatori che lavorano con il professor Jasmin Aghassi-Hagmann stanno sviluppando e producendo un componente centrale per questo scopo: circuiti di sicurezza stampati con le cosiddette funzioni fisiche non clonabili (PUF).

L’impronta digitale consente l’identificazione e la crittografia
I PUF sono funzioni basate su hardware che derivano dalle più piccole fluttuazioni nel processo di produzione. Nell’elettronica stampata, ad esempio, ci sono variazioni dovute alla risoluzione di stampa grossolana e ai materiali e agli inchiostri utilizzati. Un PUF valuta queste fluttuazioni e le utilizza per generare un segnale individuale che funge da impronta digitale, per così dire, e consente di identificare chiaramente il componente o di crittografare le informazioni in modo sicuro. In una recente pubblicazione su Nature CommunicationsScienziati del KIT e dell’Università di Offenburg hanno presentato un PUF ibrido basato su componenti a film sottile di ossido di metallo che combina elettronica stampata e tecnologia del silicio. Questo PUF è adatto per proteggere i dispositivi e proteggere i dati nell’Internet of Things, in cui le persone comunicano con macchine e macchine tra loro.

Per applicazioni nell’industria e nell’automotive, il progetto sensIC integra i PUF come caratteristiche di identificazione elettronica con caratteristiche di identificazione ottica, sviluppate dalla società Polysecure: particelle fluorescenti incorporate formano modelli casuali e quindi non copiabili a causa del processo. Questi modelli di particelle vengono registrati durante il processo di produzione e consentono di identificare chiaramente il componente, nonché un’ulteriore protezione antimanomissione contro la manipolazione dell’hardware.

Il Ministero Federale dell’Istruzione e della Ricerca (BMBF) sta finanziando il progetto triennale sensIC, che inizia il 1 maggio 2021, nell’ambito del programma quadro “Microelettronica dalla Germania – Driver di innovazione della digitalizzazione” con 2,9 milioni di euro per un totale volume del progetto di 4,25 milioni di euro. Benecke-Kaliko, una filiale di Continental, funge da coordinatore. Oltre al KIT Institute for Nanotechnology, altri partner sono Cyient, Polysecure, Leibniz Institute for New Materials, Offenburg University, ContiTech MGW e, come partner associato, Elmos Semiconductor.

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