該晶片上的四個電晶體是由2D材料製成的，這種材料使它們免受駭客的攻擊。來源：普渡大學/約翰·安德伍德

駭客可以透過發現關鍵電晶體在電路中的作用來複制晶片上的電路，但如果他們無法檢測到電晶體的“型別”，則無法複製。

普渡大學的工程師已經展示了一種透過用稱為黑磷的片狀材料製成電晶體來掩飾哪個電晶體的方法。這種內建的安全措施將防止駭客獲得有關電路的足夠資訊以對其進行反向工程。

研究結果發表在12月7日（星期一）發表在《自然電子》上的一篇論文中。

普渡大學研究人員展示的方法將在更基本的層面上提高安全性。晶片製造商如何選擇使該電晶體設計與其工藝相容，將決定這種安全級別的可用性。

晶片在電路中使用數百萬個電晶體進行計算。當施加電壓時，兩種不同型別的電晶體（N型和P型）執行計算。複製晶片將從識別這些電晶體開始。

普渡大學的Barry M.和Patricia L. Epstein電氣與計算機工程學教授Joerg Appenzeller說：“這兩種電晶體型別是關鍵，因為它們在電路中做不同的事情。它們是我們所有晶片上發生的一切的核心。” 。“但是，由於它們截然不同，因此正確的工具可以清楚地識別它們-允許您倒退，找出每個電路元件的功能，然後再生產晶片。”

如果這兩種電晶體型別在檢查時看起來完全相同，則駭客將無法透過對電路進行反向工程來複制晶片。

Appenzeller的團隊在他們的研究中表明，透過用黑磷等材料製造電晶體來偽裝電晶體使得無法知道哪個電晶體是哪個。當電壓觸發電晶體的型別時，對駭客來說，它們看起來完全一樣。

儘管偽裝已經是晶片製造商使用的一種安全措施，但通常是在電路級完成的，因此不會試圖掩蓋單個電晶體的功能-使得晶片很容易受到使用正確工具進行逆向工程駭客攻擊的攻擊。

Appenzeller團隊演示的偽裝方法是在電晶體中構建安全金鑰。

“我們的方法將使N型和P型電晶體在基本水平上看起來相同。在不知道鍵的情況下，您無法真正區分它們，” Purdue博士Peng Wu說。電氣和計算機工程專業的學生，他在普渡大學發現園的伯克奈米技術中心用黑磷基晶體管制造並測試了原型晶片。

晶片生產後，甚至晶片製造商都無法提取此金鑰。

Appenzeller說：“您可以竊取晶片，但沒有鑰匙。”

當前的偽裝技術總是需要更多的電晶體，以隱藏電路中發生的事情。研究人員說，但是使用像黑磷這樣的材料（一種像原子一樣薄的材料）來隱藏電晶體的型別，需要的電晶體更少，佔用的空間和功率也更少，而且偽裝得更好。

掩蓋電晶體型別以保護晶片智慧財產權的想法最初是由聖母大學教授Sharon Hu和她的合作者提出的一種理論。通常，讓N型和P型電晶體消失的原因是它們如何承載電流。N型電晶體透過傳輸電子來承載電流，而P型電晶體使用不存在電子的空穴（稱為空穴）。

Appenzeller的團隊意識到，黑磷是如此之細，以至於它可以在相似的電流水平下實現電子和空穴的傳輸，這使得兩種型別的電晶體在本質上看起來都與Hu的提議相同。

然後，Appenzeller的團隊透過實驗證明了黑磷基電晶體的偽裝能力。這些電晶體還因其較小的電子傳輸死區（稱為小“帶隙”）而在室溫下以計算機晶片的低電壓工作。

但是，儘管黑磷具有很多優勢，但晶片製造業更可能會使用其他材料來實現這種偽裝效果。

“業界開始考慮使用超薄的二維材料，因為它們將允許更多的電晶體安裝在晶片上，從而使其功能更強大。黑磷的揮發性太強，無法與當前的處理技術相容，但透過實驗證明了二維材料可能會起作用，這是朝著確定如何實施此安全措施邁出的一步，” Appenzeller說。

source: https://techxplore.com/news/2020-12-transistor-disguises-key-chip-hardware.html