Gedruckte Elektronik Mit gedruckten Sicherheitsschaltungen Sensoren schützen

Redakteur: Dorothee Quitter

Elektronische Sensoren, die physikalische Zustände in Datenströme umwandeln, sollen in Zukunft nicht nur über Software-Algorithmen, sondern auch durch Hardwarekomponenten gesichert werden. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickeln Forschende dafür gedruckte Sicherheitsschaltungen mit speziellen hardwarebasierten Funktionen.

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PUF(Physical Unclonable Functions)-Kern für die eindeutige Identifikation eines Bauteils oder die sichere Verschlüsselung von Informationen.
PUF(Physical Unclonable Functions)-Kern für die eindeutige Identifikation eines Bauteils oder die sichere Verschlüsselung von Informationen.
(Bild: Alexander Scholz, HS Offenburg und KIT)

Elektronische Sensoren können in vielen Anwendungen Kosten senken, die Zuverlässigkeit verbessern und neue Funktionen ermöglichen. Sie können auch dabei helfen, Manipulationen sofort zu entdecken. Laut KIT stellen aber gerade jene Sensoren, die physikalische Zustände in Datenströme umwandeln, selbst exponierte Ziele für Angriffe und Verfälschungen dar. Zurzeit basiert die Informationssicherheit in diesen Anwendungen vor allem auf Software-Algorithmen. Da aber keine Software perfekt ist, soll auch über die Hardware für Sicherheit gesorgt werden.

Additive Verfahren, die Schicht für Schicht zwei- und dreidimensionale Bauteile erzeugen, eignen sich dafür besonders gut. Mithilfe solcher Bauteile können wir Sicherheitsfunktionen nachträglich einbauen, ohne das Design dafür an den Hersteller abgeben zu müssen.

Professorin Jasmin Aghassi-Hagmann, Institut für Nanotechnologie (INT) des KIT

Nach Angaben des KIT kombiniert das Verbundvorhaben „Eindeutige Identifizierbarkeit für vertrauenswürdige Hybrid-Sensorelektronik mit Hilfe additiver Fertigung – sens-IC“ additiv gefertigte Elektronik mit Siliziumkomponenten und integriert sie sicher direkt in Produkte.

Sensorschaltungen für Schläuche

Als konkrete Anwendung des Projekts werden hybrid integrierte Sensorschaltungen in Schläuche eingebaut, wie sie für verschiedene Automotive- und Industrieanwendungen erforderlich sind. Dafür wird am KIT eine zentrale Komponente entwickelt: gedruckte Sicherheitsschaltungen mit sogenannten Physical Unclonable Functions (PUFs). Bei PUFs handelt es sich um hardwarebasierte Funktionen, die aufgrund kleinster Schwankungen im Produktionsprozess entstehen. So kommt es in der gedruckten Elektronik durch die grobe Druckauflösung sowie die verwendeten Materialien und Tinten zu Variationen. Eine PUF wertet diese Schwankungen aus und erzeugt daraus ein individuelles Signal, das als digitaler Fingerabdruck fungiert und eine eindeutige Identifikation des Bauteils oder die sichere Verschlüsselung von Informationen ermöglicht.

Hybride PUF vorgestellt

In einer kürzlich in der Zeitschrift Nature Communications erschienenen Publikation haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT und der Hochschule Offenburg eine auf Metalloxid-Dünnschicht-Bauteilen basierende hybride PUF vorgestellt, die gedruckte Elektronik und Siliziumtechnologie kombiniert. Diese PUF eignet sich dafür, im Internet der Dinge, in dem Menschen mit Maschinen sowie Maschinen miteinander kommunizieren, Geräte abzusichern und Daten zu schützen.

Elektronische Identifizierungsmerkmale um optische ergänzt

Das Projekt „sensIC“ ergänzt für Anwendungen in Industrie und Automotive die PUFs als elektronische Identifizierungsmerkmale um optische Identifizierungsmerkmale. Eingebettete Fluoreszenzpartikel sollen prozessbedingt zufällige und daher nicht kopierbare Muster bilden. Diese Partikelmuster werden während des Produktionsprozesses registriert und erlauben die eindeutige Identifizierung des Bauteils sowie einen zusätzlichen Tamperschutz gegen Hardwaremanipulationen, heißt es.

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