Die Sicherheit in der Halbleiter-Lieferkette steht vor einer wachsenden Bedrohung: Hardware-Trojaner. Diese bösartigen Modifikationen, mit bloßem Auge unsichtbar, verändern die Funktionalität des Chips. Die Kombination aus hochauflösender 3D-Mikroskopie, wie sie von ZEISS ZEN angeboten wird, und Bildanalyse mit MATLAB ermöglicht es, die Mikrotopographie eines sabotierten Chips zu inspizieren, um nanometrische Anomalien zu identifizieren, die seine Anwesenheit verraten.
Workflow: Vom Nanometer-Bild zur Designverifikation 🔬
Der Prozess beginnt mit der Erfassung der Oberflächentopographie des Chips mittels Rasterelektronenmikroskopie, wodurch eine 3D-Karte der Struktur erstellt wird. Mit ZEISS ZEN wird die Morphologie der Schaltung mit subnanometrischer Präzision rekonstruiert. Anschließend verarbeitet MATLAB diese Bilder, indem es Kantenerkennungsfilter und Korrelationsalgorithmen anwendet, um Abweichungen in der Schichtdicke oder der Geometrie der Durchkontaktierungen zu lokalisieren. Schließlich werden die erkannten Anomalien mit dem ursprünglichen, in Synopsys verifizierten Design verglichen. Jede nicht dokumentierte Struktur, wie eine zusätzliche Logikzelle oder ein verschobener Metallpfad, wird als möglicher Trojaner identifiziert und validiert so die Integrität des Chips gegenüber physischen Angriffen.
Die Inspektion als Barriere gegen stille Sabotage 🛡️
Die Fähigkeit, die Mikrotopographie auf atomarer Ebene zu analysieren, definiert die Sicherheit in der 3D-Mikrofertigung neu. Dieser forensische Ansatz erkennt nicht nur Trojaner, sondern ermöglicht auch die Prüfung der Lieferkette, von der Gießerei bis zur Montage. Für Halbleiter-Ingenieure ist die Beherrschung dieser Visualisierungs- und Verifikationswerkzeuge unerlässlich. Die Frage ist nicht mehr, ob ein Chip sabotiert werden kann, sondern ob wir die Technologie haben, dies zu entdecken, bevor er einen katastrophalen Ausfall verursacht.
Wie kann die 3D-Mikrotopographie zwischen einer natürlichen Variation des lithografischen Prozesses und der absichtlichen Veränderung durch einen Hardware-Trojaner in hochmodernen Chips unterscheiden?
(PS: Die 180nm sind wie Relikte: je kleiner, desto schwieriger mit bloßem Auge zu sehen)