연구원은 작은 인증 ID 태그를 구축합니다.

MIT(Massachusetts Institute of Technology)의 연구원들이 거의 모든 제품에 부착하여 진위 여부를 확인할 수 있는 작은 암호 ID 태그를 발명했습니다. 여기에는 더 큰 실리콘 칩으로의 통합이 포함됩니다. 밀리미터 크기의 ID 칩은 암호화 프로세서, 안테나 어레이 및 전원용 포토다이오드를 통합합니다.

위조는 큰 문제입니다. 2018년 보고서에 따르면 경제협력개발기구(OECD)는 2020년에 전 세계적으로 약 2조 달러 상당의 위조품이 판매될 것으로 추정하며 반도체 산업 협회는 미국 반도체 산업의 연간 손실을 약 75억 달러로 추산했습니다.

MIT 졸업생이자 팀 연구원인 무하마드 이브라힘 와시크 칸(Muhammad Ibrahim Wasiq Khan)은 성명에서 "미국 반도체 산업은 위조 칩으로 인해 연간 70억~100억 달러의 손실을 입었다"고 말했다. “우리 칩은 보안을 위해 다른 전자 칩에 매끄럽게 통합될 수 있으므로 산업에 막대한 영향을 미칠 수 있습니다. 우리 칩의 가격은 개당 몇 센트이지만 기술은 매우 귀중합니다.”

연구원들은 새로운 ID 태그가 크기, 비용, 전력 소비 및 보안 트레이드오프를 포함하여 인증에 사용되는 오늘날의 무선 ID 태그와 함께 발생하는 많은 문제를 해결한다고 말했습니다. 언급된 예로는 너무 커서 보안 조치가 제한된 의료 및 산업용 부품, 자동차 부품 또는 실리콘 칩과 같은 소형 제품에 맞지 않는 RFID(Radio-Frequency Identification) 태그가 있습니다. 태그가 암호화 체계를 제공하더라도 크기가 크고 전력 소모가 크다고 MIT는 말했습니다.

밀리미터 크기의 ID 칩은 암호화 프로세서, 안테나 어레이 및 전력용 광전지 다이오드를 통합합니다. (이미지:MIT 연구원 제공, MIT News 편집)

MIT 연구원들은 자신들의 ID 칩을 "모든 것의 태그"로 묘사하여 오늘날의 무선 ID 및 RFID 태그에서 볼 수 있는 많은 문제를 해결합니다. 최근 IEEE ISSCC(International Solid-State Circuits Conference)에서 발표된 논문에서 연구원들은 ID 칩이 광기전 다이오드에 의해 공급되는 낮은 수준의 전력에서 작동한다고 말했습니다.

또 다른 흥미로운 기능은 ID 칩이 "RFID보다 수백 배 높은" 주파수에서 작동하는 무전원 "백스캐터" 기술 덕분에 원거리에서 데이터를 전송한다는 것입니다. 또한 이 칩은 알고리즘 최적화 기술을 사용하여 극도로 낮은 에너지를 사용하여 안전한 통신을 제공하는 널리 사용되는 암호화 체계를 실행한다고 연구원들은 말했습니다.

공동 저자인 Ruonan Han(전기 공학 및 컴퓨터학과 부교수)은 "예를 들어 단일 볼트, 치아 임플란트 또는 실리콘 칩의 물류를 추적하려는 경우 현재 RFID 태그는 이를 가능하게 하지 않습니다."라고 말했습니다. Microsystems Technology Laboratories(MTL)의 과학 및 Terahertz 통합 전자 그룹의 책임자인 성명서에서. "우리는 민감한 데이터를 저장하고 전송하는 패키징, 배터리 또는 기타 외부 구성 요소가 없는 저가의 초소형 칩을 구축했습니다."

공동 저자에는 대학원생인 Mohamed I. Ibrahim과 Muhammad Ibrahim Wasiq Khan이 포함됩니다. 전 대학원생 Chiraag S. Juvekar; 전 박사후 연구원 정완영; 전 박사 후 과정 Rabia Tugce Yazicigil, 현재 Boston University의 조교수이자 MIT의 방문 학자입니다. 그리고 MIT 공대 학장이자 전기 공학 및 컴퓨터 공학의 Vannevar Bush 교수인 Anantha P. Chandrakasan이 있습니다.

팀은 크기와 비용을 추가하는 포장을 제거하여 더 나은 RFID 태그를 만들고 싶었습니다. 약 100GHz 및 10THz의 높은 테라헤르츠 주파수를 사용하여 더 먼 판독기 거리에서 안테나 어레이와 무선 통신의 통합을 가능하게 하고 암호화 프로토콜을 추가합니다.

Ibrahim은 연구원들이 1.6제곱밀리미터 크기의 모놀리식 실리콘 칩에 모든 것을 포장할 수 있도록 하는 '매우 큰 시스템 통합'을 개발했다고 말했습니다.

ID 태그(오른쪽)는 더 큰 RFID 태그(왼쪽)와 경쟁력 있는 리더 거리에서 무선 통신을 전송하고 암호화 알고리즘을 실행하여 공급망의 거의 모든 제품을 보호할 수 있습니다. (이미지:MIT 연구원 제공 )

연구원들은 ID 칩이 태그와 판독기 사이의 후방 산란을 통해 데이터를 앞뒤로 전송하는 소형 안테나 어레이를 통합하고 있으며, 안테나는 신호 분할 및 혼합 기술을 사용하여 테라헤르츠 범위의 신호를 후방 산란시킵니다. "이러한 신호는 먼저 리더와 연결한 다음 암호화를 위해 데이터를 보냅니다."

안테나 어레이는 또한 신호 강도와 범위를 늘리고 간섭을 줄이는 빔 조정 기능을 사용합니다. 이것은 후방 산란 태그에서 빔 조정의 첫 번째 시연이라고 연구원들은 말했습니다.

ID 칩은 개인 키와 공개 키를 결합하여 통신을 비공개로 유지하는 칩의 "타원 곡선 암호화"(ECC) 체계를 실행하는 칩 프로세서에 전력을 공급하기 위해 포토다이오드를 사용합니다.

보스턴 대학의 조교수이자 MIT의 방문 학자인 Yazicigil은 "암호화 코드와 하드웨어를 최적화하면 에너지 효율적이고 작은 프로세서에서 계획을 실행할 수 있습니다.

"항상 절충안입니다."라고 그녀는 말했습니다. “더 높은 전력 예산과 더 큰 크기를 허용한다면 암호화를 포함할 수 있습니다. 그러나 문제는 저전력 예산으로 작은 태그에 보안을 유지하는 것입니다."

연구원의 다음 단계는 약 5센티미터의 전류 신호 범위를 확장하고 테라헤르츠 신호를 통해 칩에 전력을 공급하여 포토다이오드를 제거하는 것입니다.