Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques

14/12/2016
Auteurs :
OAI : oai:www.see.asso.fr:1150:17736
DOI :

Résumé

Lutte contre la contrefaçon de  composants électroniques

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            <date dateType="Submitted">Fri 20 Apr 2018</date>
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Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques – L. Bossuet Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques Lilian Bossuet Cérémonie des Grands Prix SEE 2016 Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques – L. Bossuet 2 Modèle de menaces : production, distribution et utilisation Fab Fabless Designer Mask Production Wafer test Bond & Package Device test Distribution IC Netlist Wafer Chip Device Legal Fab (not trusted) Device Use life Device End-of-life device Device Broker / Stockist (not trusted) Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques – L. Bossuet 3 Modèle de menaces : production, distribution et utilisation Fab Fabless Designer Mask Production Wafer test Bond & Package Device test Distribution IC Netlist Wafer Chip Device Overbulding chip P Legal Fab (not trusted) Illegal Fab Untested Device theft Mask theft Device Use life Device Discarded device (scrapheap) Illegal device copy/clone Illegal Fab Repakaging Relabeling Old-fashioned device Relabeled / repakaged falsifyed device Illegal Fab Refurbishing Like-new device End-of-life device Device Counterfeit Device Netlist / IP theft Competitor designer + Fab Reverse Engeenering Compertitor’s Device Broker / Stockist (not trusted) Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques – L. Bossuet 4 De 7 à 10 % des circuits intégrés vendus dans le monde sont des contrefaçons En 2015 cela représentait une perte de 30 milliards d’euros pour l’industrie légale En 2011 le Président de l’association des industries de la microélectronique estimait à 15 % la part de contrefaçon de composants électroniques dans les achats du Pentagone Quelques chiffres Source : EE Times, août 2007 Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques – L. Bossuet 5 De 7 à 10 % des circuits intégrés vendus dans le monde sont des contrefaçons En 2015 cela représentait une perte de 30 milliards d’euros pour l’industrie légale En 2011 le Président de l’association des industries de la microélectronique estimait à 15 % la part de contrefaçon de composants électroniques dans les achats du Pentagone Quelques chiffres Source : EE Times, août 2007 Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques – L. Bossuet 6 Identification intrinsèque de circuits intégrés Fonctions physiques non clonables (PUF : Physical Unclonable Function)  Empreinte digitale microélectronique de circuits intégrés  Extraction d’entropie de la variation du procédé de fabrication CMOS PUF Entropy extraction PUF PUF IC_B IC_C Response A 101001011 Challenge 01101010011011 Response B 01100010 Response C 110011101 IC_A A B C 1) Fabrication des puces identiques 2) Extraction d’entropie et génération de réponses init init entrée entrée sortie 3) Cellule logique oscillante temporairement Réponse A ≠ Réponse B ≠ Réponse C Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques – L. Bossuet Etude des oscillateurs en anneau Première mondiale (2013) : localisation et caractérisation fréquentielle d’oscillateurs en anneau par analyse du rayonnement électromagnétique Utilisation d’oscillateurs en anneau avec un régime oscillant transitoire (TERO : Transient Effect Ring Oscillator) init TERO_out C0 C1 Initialization stage init CL Initialization stage RO loop architecture Cellule TERO Initialization stage init RO_out C0 C1 CL Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques – L. Bossuet Activation à distance de circuits intégrés Système de License d’utilisation du matériel Blocage fonctionnel de la partie logique  Méthode heuristique basée sur une analyse de graphe, détection de nœuds de verrouillage et réduction d’un graphe  Avec un surcoût en surface de 3% en moyenne cette méthode est la plus efficace de l’état de l’art  C’est la seule méthode de la littérature a s’appliquer à des circuits de quelques centaines à plus d’un million de transistors Internal secret ID storage (NVM / PUF) (Trusted area) =? Cryptographic Function (Trusted area) Enable key Locking circuitry (Remote) (un)locking request Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques – L. Bossuet Activation à distance de circuits intégrés Système de License d’utilisation du matériel Blocage fonctionnel de la partie logique  Méthode heuristique basée sur une analyse de graphe, détection de nœuds de verrouillage et réduction d’un graphe  Avec un surcoût en surface de 3% en moyenne cette méthode est la plus efficace de l’état de l’art  C’est la seule méthode de la littérature a s’appliquer à des circuits de quelques centaines à plus d’un million de transistors Internal secret ID storage (NVM / PUF) (Trusted area) =? Cryptographic Function (Trusted area) Enable key Locking circuitry (Remote) (un)locking request Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques – L. Bossuet 10 Transmission de données sans contact sur le canal EM Transmetteur BFSK ultraléger  Oscillateur en anneau configurable  Deux fréquences générées f0 > f1  Deux paramètres de conception N et K  Taille en nombre de LUT4 = 1+K+N Détection de contrefaçons Cible Microsemi FUSION FPGA (FLASH - 130 nm CMOS) Electromagnetic probe Amplifier No identified IP Identified IP REF : F18BC9D Validity check ok 0 1 Input data Enable N delays K delays Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques – L. Bossuet 11 Transmission de données sans contact sur le canal EM Transmetteur BFSK ultraléger  Oscillateur en anneau configurable  Deux fréquences générées f0 > f1  Deux paramètres de conception N et K  Taille en nombre de LUT4 = 1+K+N Détection de contrefaçons Cible Microsemi FUSION FPGA (FLASH - 130 nm CMOS) Electromagnetic probe Amplifier No identified IP Identified IP REF : F18BC9D Validity check ok 0 100 200 300 400 0 1 2 3 4 0 100 200 300 400 0 1 2 3 4 oscillationfrequencyf0 oscillationfrequencyf1 N N K=1 K=2 K=3 K=4 K=5 measurment simulation measurment simulation f0=385 MHz f0=119 MHz f1=280 MHz f1=70 MHz Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques – L. Bossuet Transmission BFSK ultralégère 1er système de transmission sans contact d’information de propriété intellectuelle par le canal électromagnétique Difficilement détectable avec une taille inférieure ou équivalente à une bascule D Débit de 1MBps, 1000 fois plus rapide que l’état de l’art (canal : consommation de puissance) 0101000111110011 Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques – L. Bossuet 13 Perspectives  Intégration dans un flot de licence d’utilisation du matériel (circuits intégrés et ou IP) et dans les outils d’aide à la conception  Modélisation de la source d’aléa et de l’extraction d’entropie pour les fonctions physiques non clonales (projet H2020 HECTOR)  Utilisation des fonctions physiques non clonales pour la traçabilité matérielle dans l’internet des objets Remerciements  Aux doctorants et post-doctorants : P. Bayon, M. Benhani, Z. Cherif, A. Cherkaoui, B. Colombier, G. Ferré, V. Fresnaud, L. Gaspar, M. Grand, M. Jridi, N. Kamound, C. Marchand, F. Majeric, C. Mancillas Lopez, U. Mureddu, B. Ovilla  A mes collègues au laboratoire Hubert Curien : A. Aubert, F. Bernard, N. Bochard, P.L. Cayrel, V. Fischer, R. Fouquet  A tous ceux qui m’ont fait confiance : W. Burleson, M. Cottier, D. Dallet, J. Fayolle, P. Garda, F. Garrelie, G. Gogniat, I. O’Connor, M. Phalippou, J.L. Philippe, F. Pigeon, L. Torres, S. Rioux, M. Sebban, … Conclusion Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques – L. Bossuet Lilian Bossuet Cérémonie des Grands Prix SEE 2016 Lutte contre la contrefaçon de composants électroniques