Bloqueo lógico de circuito integrado basado en una unión de túnel magnético para seguridad de chip

Los dispositivos electrónicos de próxima generación podrían presentar sistemas de seguridad mejorados integrados directamente en sus circuitos para ayudar a defenderse de los ataques maliciosos. Los «bloqueos lógicos» protectores, basados ​​en una rama avanzada de la electrónica llamada espintrónica, podrían incorporarse en los circuitos integrados de los chips electrónicos para defender la seguridad de los chips, según han demostrado los investigadores de KAUST. Su estudio se publica en Acceso IEEE.

«La necesidad de funciones de seguridad basadas en hardware refleja la naturaleza globalizada de la fabricación electrónica moderna», explica Yehia Massoud de KAUST.

Las empresas de electrónica suelen emplear grandes fundiciones externas especializadas para producir sus chips, lo que minimiza los costos pero introduce vulnerabilidades potenciales en la cadena de suministro. El diseño del circuito simplemente podría ser copiado ilegalmente por una fundición no confiable para la producción de chips falsificados o podría modificarse maliciosamente mediante la incorporación de «troyanos de hardware» en el circuito que afecta negativamente su comportamiento de alguna manera.

«Para aumentar la confianza en la cadena de fabricación de circuitos integrados globalizados, los enfoques de seguridad como el bloqueo lógico ahora se utilizan ampliamente», dice Divyanshu Divyanshu, Ph.D. estudiante en los laboratorios de Massoud. Para defender la seguridad del chip, el equipo de ITL diseñó un bloqueo lógico de circuito integrado basado en un componente llamado unión de túnel magnético (MTJ).

El bloqueo lógico funciona como un candado de combinación, explica Divyanshu. A menos que se suministre a la cerradura la señal de combinación de «llave» correcta, el funcionamiento del circuito está codificado. «Las llaves de la cerradura se almacenan en una memoria a prueba de manipulaciones, lo que garantiza la seguridad del hardware contra varios modelos de amenazas», dice Divyanshu.

El comportamiento de bloqueo lógico del MTJ se basa en la espintrónica, una forma emergente de electrónica avanzada. “La espintrónica es un campo de estudio en el que se explota una propiedad física de los electrones llamada espín, además de su carga”, explica Massoud.

La salida electrónica del MTJ depende de la alineación de espín de los electrones dentro de él. Sin embargo, solo cuando el MTJ recibe la entrada de señal clave correcta, produce la salida correcta para que funcione el circuito protegido.

Los dispositivos basados ​​en espín tienen varias ventajas en comparación con los componentes de silicio convencionales, señala Massoud, incluido un bajo voltaje operativo y ningún consumo de energía durante el modo de espera.

«Con el avance en los métodos de fabricación, ha aumentado la posibilidad de utilizar estructuras emergentes de dispositivos espintrónicos en el diseño de chips», añade. «Estas propiedades hacen que los dispositivos espintrónicos sean una opción potencial para explorar la seguridad del hardware».

La espintrónica podría ser ideal para la tarea de bloqueo lógico, según ha demostrado el trabajo del equipo. «Nuestros próximos pasos incluyen la investigación de otros dispositivos basados ​​en espín para desarrollar bloques de bloqueo lógico, con la ayuda de las instalaciones de fabricación de última generación disponibles en KAUST», dice Massoud.