MIT-Durchbruch: 1,6 mm² Kryptografischer ID-Chip bekämpft Fälschung mit Terahertz-Backscatter

MIT-Ingenieure entwickeln ultra-kleinen, batterielosen ID-Tag zur Sicherung von Lieferketten

MIT-Forscher haben einen 1,6 Quadratmillimeter großen kryptografischen ID-Chip gefertigt, der in praktisch jedes Produkt eingebettet werden kann – von medizinischen Implantaten bis zu Siliziumchips – um Authentizität zu verifizieren und gegen Fälschung zu schützen.

Zielend auf den 2 Billionen Dollar globalen Fälschungsmarkt und 7,5 Milliarden Dollar jährliche Verluste in der US-Halbleiterindustrie, liefert der Chip des Teams sichere, niedrigenergetische Kommunikation ohne den Ballast herkömmlicher RFID-Tags.

Wesentliche Technische Innovationen

• Monolithisches Design – Alle Komponenten (kryptografischer Prozessor, Antennenarray, Photodioden) sind auf einem einzelnen Silizium-Die integriert, eliminierend die Notwendigkeit separater Verpackung.
• Terahertz-Backscatter – Betrieb bei 100 GHz–10 THz nutzt der Chip eine stromfreie Backscatter-Technik, die Datenübertragung bei Distanzen ermöglicht, die mit größeren RFID-Tags vergleichbar sind, während er vernachlässigbare Energie verbraucht.
• Beam-Steering-Antennen – Das Antennenarray steuert Signale, um Reichweite zu erhöhen und Interferenzen zu reduzieren, eine Premiere für Backscatter-basierte ID-Tags.
• Photovoltaische Stromversorgung – Solar-zellengroße Photodioden versorgen den Prozessor, ermöglichen dem Chip, einen optimierten Elliptic-Curve-Cryptography (ECC) Algorithmus mit nur wenigen Mikrojoules pro Operation auszuführen.

Warum es wichtig ist

„Die US-Halbleiterindustrie verliert 7 bis 10 Milliarden Dollar jährlich an gefälschten Chips“, sagt MIT-Graduierter Muhammad Ibrahim Wasiq Khan. „Unser Tag, der nur wenige Cent kostet, kann nahtlos in jedes elektronische Gerät integriert werden und liefert ein unbezahlbares Sicherheitslevel.“

Im Gegensatz zu sperrigen RFID-Tags, die nicht auf kleine Komponenten passen, macht die kompakte Größe und der niedrige Stromverbrauch dieses ID-Chips ihn geeignet für das Tracking von Logistik einzelner Bolzen, Dentalimplantate oder Mikroprozessoren.

Forschungskontext

Die Ergebnisse wurden auf der IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) vorgestellt. Co-Autoren sind die Graduierten Mohamed I. Ibrahim und Muhammad Ibrahim Wasiq Khan, ehemalige Postdocs Chiraag S. Juvekar, Wanyeong Jung und Rabia Tugce Yazicigil, jetzt Assistant Professor an der Boston University. Dean Anantha P. Chandrakasan trug ebenfalls bei.

Nächste Schritte

Forscher planen, die aktuelle ~5 cm Lesereichweite zu erweitern und die Stromversorgung des Chips ausschließlich über Terahertz-Signale zu erforschen, wodurch die Notwendigkeit für Photodioden entfällt.

Bild: MIT-Forscher, bearbeitet von MIT News

Bild: Mit freundlicher Genehmigung der MIT-Forscher