CrossBar bringt PUF-Technologie in ReRAM

Das Unternehmen wird seine Technologie für den Einsatz in Hardware-Sicherheitsanwendungen in den Form von ReRAM-basierten kryptografischen Physical Unclonable Function (PUF)-Schlüsseln.

CrossBar Inc. setzt mit seinem resistiven RAM (ReRAM) auf Sicherheit.

Das Unternehmen wird seine Technologie für den Einsatz in Hardware-Sicherheitsanwendungen in Form von ReRAM-basierten kryptografischen physischen nicht klonbaren Funktionsschlüsseln (PUF) einsetzen, die in sicheren Computeranwendungen generiert werden können. Dies ist eine Abweichung von seiner üblichen Verwendung als nichtflüchtiger Halbleiterspeicher, sagte CEO Mark Davis in einem Telefoninterview mit der EE Times und eröffnet neue Märkte für die Technologie von CrossBar.

Eine PUF ist ein physisches Objekt, das für eine bestimmte Eingabe und Bedingungen, auch bekannt als „Herausforderung“, einen physikalisch definierten „digitalen Fingerabdruck“-Ausgang bereitstellt, der als eindeutige Kennung dient, meistens für ein Halbleiterbauelement wie einen Mikroprozessor. PUF-Schlüssel sind nicht neu, aber Online-Banking und das Aufkommen des Internets der Dinge (IoT) haben Möglichkeiten jenseits der digitalen Sicherheit für dedizierte elektronische Geräte wie Bankkarten oder Zahlungsterminals geschaffen. Der gestiegene Bedarf an Verschlüsselung oder einer digitalen Signatur bedeutet, dass immer mehr ASICs, Mikrocontroller und SoCs Hardware-Kryptografie-Beschleuniger oder Software-Kryptografie-Bibliotheken einbetten.

CrossBar-ReRAM-PUF-Schlüssel können entweder mit einer einzelnen ReRAM-Zelle oder einer dualen ReRAM-Zelle implementiert werden, die jeweils ein einzelnes PUF-Bit darstellen. (Mit freundlicher Genehmigung:CrossBar)

Traditionell wurde bei PUF-Schlüsseln SRAM verwendet, aber im Vergleich dazu bietet ReRAM viele Vorteile, darunter eine höhere Zufälligkeit und eine viel niedrigere Bitfehlerrate, sagte Davis. Es ist auch widerstandsfähiger gegen invasive Angriffe und kann eine Vielzahl von Umgebungsvariationen verarbeiten, ohne dass Fuzzy-Extraktoren, Hilfsdaten oder umfangreiche Fehlerkorrekturcodes erforderlich sind. Insgesamt sei es kostengünstiger als SRAM, sagte er. „Mit unserem Ansatz ist er sehr fehlerfrei.“

Neben den Einschränkungen von PUF-Implementierungen, so Davis, ist ein ReRAM-PUF auch ideal für Halbleiteranwendungen, die sowohl hohe Sicherheit als auch eingebetteten nichtflüchtigen Speicher (NVM) erfordern, insbesondere für Foundry-Knoten kleiner als 28 nm, bei denen eingebetteter NVM nicht ohne weiteres möglich ist verfügbar.

Abhängig von der spezifischen Implementierung können diese PUF-Schlüssel unter Verwendung entweder einer einzelnen ReRAM-Zelle oder einer dualen ReRAM-Zelle implementiert werden, die jeweils ein einzelnes PUF-Bit darstellen. Wenn das ReRAM-PUF-Bit erfasst wird, wird es für jedes PUF-Bit auf jedem Halbleiter zufällig entweder als „1“ oder „0“ wahrgenommen. Wenn ein IoT-Chip 256 ReRAM-PUF-Bits hergestellt hat, enthält jedes einzelne hergestellte Teil einen 256-Bit-Schlüssel, der für diesen spezifischen Halbleiterchip einzigartig ist.

Davis sieht einen starken Markt für ReRAM PUF-Schlüssel, da es heute so viele vernetzte, autonome Geräte gibt. „Die Angriffsfläche ist so viel größer und Hardwaresicherheit ist die robusteste Art, Dinge zu tun.“ Der ReRAM wird zur Identifizierung, Verschlüsselung/Entschlüsselung und Authentifizierung verwendet, und jeder ist für jeden einzelnen integrierten Halbleiterschaltkreis (IC) einzigartig und nutzt die inhärenten Zufälligkeitseigenschaften der ReRAM-Technologie, sagte er. „Es ist wichtig, vollständig zufällige Schlüssel zu haben, die den Industriestandardtests für Zufälligkeit entsprechen.“ Die andere kritische Eigenschaft ist, dass die PUF nicht klonbar ist.

Die Nachfrage nach speicherspezifischer Sicherheit, die in die Hardware eingebettet ist, hat zugenommen, da Hacker nur eine einzige Schwachstelle benötigen, um auf ein komplexes System zuzugreifen. Nicht nur das IoT treibt den Bedarf an Gerätesicherheit, sondern auch vernetzte Fahrzeuge, bei denen Sicherheit einen Beitrag zur Zuverlässigkeit und funktionalen Sicherheit leistet.

Der Semper Secure NOR-Flash von Infineon dient als Hardware-Root-of-Trust und führt gleichzeitig Diagnose und Datenkorrektur für die funktionale Sicherheit durch. (Mit freundlicher Genehmigung:Infineon)

Trotz dieses Trends wird der PUF-Markt kein riesiger sein. Jim Handy, leitender Analyst bei Objective Analysis, sagte, dass CrossBar etwas Geld verdienen wird, aber physikalisch ist ein PUF normalerweise ein relativ kleines Element von etwas Größerem, wie einem SoC. "Es könnte einen Nickel auf einem Chip wert sein, der 30 Dollar wert ist." Kurzfristig werden ReRAM-PUFs in High-End-Anwendungen eingesetzt, sagte er, aber irgendwann könnte es einen Markt geben, sie in Chips für Kreditkarten zu verwenden. „Wenn das passiert, wird es ein Jahrzehnt oder länger dauern, bis es in Kraft tritt. Im Moment wird es nur in High-End-Chips gehen, bei denen es notwendig ist, zwischen den Chips ausgefallene Sicherheit zu schaffen.“

Es gibt andere Speichertechnologien, die ähnliche Sicherheitsfunktionen bieten könnten, fügte Handy hinzu, wie z. B. EEPROM. Heutzutage ist ein EEPROM verfügbar, das sensible Daten wie Passwörter, Klon-Hashes, Fingerabdruckdaten und andere biometrische Daten einfach verschlüsseln kann.

Die kürzlich angekündigte Familie der seriellen I2C-EEPROMs von Microchip Technology, beginnend mit dem 24CS512, beinhaltet die Legacy-Funktion, das Sperren oder Entsperren des gesamten Speicherarrays nur über einen externen Pin zu ermöglichen, teilt das Speicherarray aber auch in 8 verschiedene Zonen auf und bietet die Möglichkeit, einzeln Schreibschutz für beliebige Zonenkombinationen per Software. Ein kleinerer Abschnitt kritischer Codes wie werkseitige Kalibrierungseinstellungen, Herstellungsdaten, MAC-Adressen oder andere identifizierende Informationen, die programmiert und dann mit einer neuen sperrbaren ID-Seitenfunktion auf schreibgeschützt gesetzt werden, einem 128-Byte-Speicherplatz getrennt vom Hauptarray.

Andere Technologien umfassen IP von Unternehmen wie Spansion und Cypress, die jetzt zu Infineon gehören. Semper Secure von Infineon ist eine NOR-Flash-Option, die als Hardware-Root-of-Trust dient und gleichzeitig Diagnose und Datenkorrektur für die funktionale Sicherheit durchführt. Es bietet bis zu acht Speicherbereiche, die für gesicherten oder ungesicherten Zugriff bereitgestellt werden können, wobei einer für unterschiedliche Größen, eine eigene Zugriffsebene und zugeordnete Schlüssel mit Mehrfachzugriff konfigurierbar ist.

PUFs haben auch Herausforderungen, stellte Handy fest, einschließlich der Stabilität, die von der Temperatur und der Stromversorgung abhängig sein kann. „Es muss sehr stabil sein, aber es muss von Chip zu Chip unterschiedlich sein.“

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich auf unserer Schwesterseite EE veröffentlicht Zeiten.

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