IoT krijgt tool om bonafide apparaten onderscheiden van vervalsingen

Zonder nieuwe beveiligingsmaatregelen zijn de onderling verbonden draadloze technologieën, digitale elektronica en micromechanische elektronische systemen waaruit het internet der dingen (IoT) bestaat, kwetsbaar voor vervalsingen en manipulatie die ertoe kunnen leiden dat hele telecommunicatienetwerken uitvallen. In 2017 bedroeg de verkoop van allerlei soorten namaakproducten – van elektronica tot farmaceutische producten – naar schatting 1,2 biljoen dollar wereldwijd.

Om te voorkomen dat nagemaakte computerchips en andere elektronische apparaten de markt overspoelen, hebben onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (Nist, VS) een methode aangetoond waarmee producten elektronisch kunnen worden geverifieerd voordat ze de fabriek verlaten.

De wetenschappers gebruikten doping, waarbij kleine clusters van ‘vreemde’ atomen van een ander element dan die in het apparaat dat moet worden gelabeld, net onder het oppervlak worden geïmplanteerd. De geïmplanteerde atomen veranderen de elektrische eigenschappen van de bovenste laag zonder deze te beschadigen, waardoor een uniek label ontstaat dat door een elektronische scanner kan worden gelezen.

Het gebruik van doping om elektronische tags voor apparaten te maken is geen nieuw idee. De Nist-techniek, die de scherpe punt van een atoomkrachtmicroscoop (AFM) -sonde gebruikt om atomen te implanteren, is echter eenvoudiger, goedkoper en vereist minder apparatuur dan andere dopingtechnieken die lasers of een ionenbundel gebruiken, zeegt onderzoeker Yaw Obeng. Het is ook minder schadelijk dan andere methoden.

"We plakken een sticker op elk apparaat, behalve dat de sticker elektronisch is en er geen twee identiek zijn, omdat in elk geval de hoeveelheid en het patroon van de doteringsatomen anders is."

Om de elektronische ID te maken, hebben Obeng en zijn collega’s eerst een 10 nanometer-film van doteringsmateriaal – in dit geval aluminiumatomen – van ongeveer 10 centimeter vierkante siliciumwafels gedeponeerd die vervolgens in postzegels werden gebroken. fragmenten zo groot maken dat ze in de AFM passen. Het team gebruikte vervolgens de naaldachtige punt van de AFM-sonde om aluminiumatomen een paar nanometer in de siliciumfragmenten te duwen. De diameter van de geïmplanteerde gebieden was niet groter dan 200 nm.

De geïmplanteerde atomen veranderen de rangschikking van siliciumatomen net onder het oppervlak van de wafer. Deze siliciumatomen, evenals die welke zich in de wafel bevinden, zijn gerangschikt in een herhalend geometrisch patroon dat bekend staat als een rooster. Elk siliciumrooster werkt als een elektrisch circuit met een bepaalde impedantie, het AC (wisselstroom) equivalent van weerstand in een DC (gelijkstroom) circuit.

Toen de geïmplanteerde aluminiumatomen snel werden verwarmd tot ongeveer 600 graden Celsius, kregen een paar van hen genoeg energie om een ​​deel van het silicium in roosters net onder het oppervlak van de wafel te vervangen. De willekeurige substitutie veranderde de impedantie van die roosters.

Elk met doteermiddel gemodificeerd rooster heeft een unieke impedantie, afhankelijk van de hoeveelheid en het type doteermiddel. Als gevolg hiervan kan het rooster dienen als een onderscheidend elektronisch label – een nanometer-schaalversie van een QR-code voor de wafer. Obeng:  "Wanneer een scanner een bundel radiogolven op het apparaat richt, reageren de elektrisch gewijzigde roosters door een unieke radiofrequentie uit te zenden die overeenkomt met hun impedantie. Nagemaakte apparaten kunnen gemakkelijk worden geïdentificeerd omdat ze niet op dezelfde manier op de scanner reageren."