Elektronischer Schutz Integrierte Sensor-Systeme vor Produktpiraterie schützen

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Drei Partner wollen Kopierschutzverfahren für integrierte Schaltungen und Platinen entwickeln. Damit sollen künftig Fälschungen und Kopien vermieden werden. Eine Chip-Entwicklung und ein neuartiges Leiterplatten-Design machen den Anfang.

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Elektronischer Schutz: Für Wachendorff Automation, einem weltweit agierenden Encoder-Hersteller, ist der Kopierschutz auf Gerätebasis bzw. Systemebene relevant.
Elektronischer Schutz: Für Wachendorff Automation, einem weltweit agierenden Encoder-Hersteller, ist der Kopierschutz auf Gerätebasis bzw. Systemebene relevant.
(Bild: Wachendorff)

Produktpiraterie ist längst in der Welt der modernen hochintegrierten Sensorsysteme angekommen. Sensoren finden sich vor allem in Schlüsselindustrien, wie in der Robotik, Automatisierungs-, Antriebs- und Lasertechnik sowie in sicherheitskritischen Anwendungen. Neben einem massiven wirtschaftlichen Schaden beim Original-Entwickler und -Hersteller ziehen Fälschungen und aktive Angriffe auf kritische Systeme gravierende Sicherheitsrisiken nach sich.

Daher entwickeln die Unternehmen iC-Haus, IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme (IMMS) und Wachendorff Automation neuartige Kopierschutzverfahren für integrierte Schaltungen und Platinen. Details ihres im März 2021 gestarteten dreijährigen Verbundprojekts „Elektronischer Knowhow-Schutz für innovative Sensorsysteme – ARiS“ hatten die Partner am 14. April 2021 auf der digitalen Konferenz „Vertrauenswürdige Elektronik“ des BMBF vorgestellt.

Fälschungen und Kopien sind ein Risiko

„Selbst bei einfachen Kopien, die in der Regel auch nicht wie Original-Teile intensiv getestet und qualifiziert werden, besteht die Gefahr von Fehlfunktionen. Die Risiken etwa in der Medizintechnik oder bei autonomen Fahrzeugen gehen weit über die von Sachschäden hinaus,“ erklärt Dr. Heiner Flocke, Geschäftsführer bei iC-Haus und Koordinator des ARiS-Projekts. Betroffen sind neben Leiterplatten auch die dort verbauten integrierten Schaltungen, die in erheblichen und langwierigen Entwicklungsleistungen und mit dem Know-how von High-Tech-Unternehmen entstanden sind.

Auch kleinere Hersteller, die sich mit ihren Chips in mittleren Stückzahlen als Schlüsselprodukte im Industrie-Bereich einen Namen gemacht haben, sind davon nicht verschont.

Tarnung und Wasserzeichen als aktive Abwehr

Das IMMS entwickelt in VE-ARiS neue Entwurfsverfahren auf der Basis von Machine Learning für einen Kopierschutz von integrierten Schaltungen.
Das IMMS entwickelt in VE-ARiS neue Entwurfsverfahren auf der Basis von Machine Learning für einen Kopierschutz von integrierten Schaltungen.
(Bild: IMMS)

Deshalb werden am IMMS neue Verfahren zur Tarnung von Schaltungen und zum Einweben eines Wasserzeichens entwickelt, um das Abzeichnen und damit Kopieren von integrierten Schaltungen und Systemen zu erschweren. Die Methoden werden von iC-Haus und Wachendorff untersucht, inwieweit sie implementierbar und robust genug für Industrieentwicklungen sind, sowie durch weitere Tarn- und Abwehrmechanismen ergänzt.

Zur Tarnung von Schaltungen wird am IMMS ein Verfahren entwickelt, das auf Machine Learning basiert. „Wir werden die Perspektive eines potentiellen Fälschers simulieren und so dessen Blick schon im Entwurf trüben,“ erklärt Georg Gläser vom IMMS, Spezialist für die Integration von KI-Methoden in die Entwurfsautomation. Das werde möglich, indem beispielsweise Komponenten mit gleichem Aussehen, aber unterschiedlicher Funktion verwendet werden. Ein Reverse Engineering werde dadurch extrem aufwändig und wirtschaftlich unattraktiv, so Gläser weiter.

Die angestrebten Wasserzeichen stellen neuartige Abwehrmechanismen dar. Auf Chip-Ebene werden sie als Schaltungsblock integriert, der als digitale Signatur wirkt. Mit ihr werden die Chips erst direkt vor Lieferung oder Inbetriebnahme freigeschaltet, sofern die auch im Chip enthaltenen Sensoren die erwarteten Parameter liefern. Auf Leiterplatten werden personalisierte Wasserzeichen integriert. Mit einem zusätzlichen Abwehr-IC wird die Platine durch den Sensorsystem-Hersteller aktiviert.

Validierung an Systemen der Industriepartner

Den Praxistest machen iC-Haus mit einer Chip-Entwicklung und Wachendorff mit einem neuen Leiterplatten-Design. „Die neuen Verfahren zum Kopierschutz eignen sich prinzipiell für alle Chips und Platinen. Validieren werden wir sie mit einem neuartigen, kopiergeschützten Positionsgeber-IC“, führt Flocke aus. Chip und Leiterplatte werden umfangreichen Laborversuchen unterzogen, in relevante Feldumgebungen integriert und getestet.

„Mit der aktiven Abwehr auf Board-Ebene stellen wir am Ende die Originalität aller Komponenten eines Systems sicher“, erklärt Robert Wachendorff, Geschäftsführer von Wachendorff Automation. Bei beiden Industriepartnern habe man im Blick, die neuen Verfahren in die jeweils eigene Produktpalette einzubringen, fasst Flocke zusammen. „Das ist darüber hinaus für die ganze Branche interessant und kann einen Standard-Anspruch für vertrauenswürdige Elektronik erzeugen.“

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