퍼듀 엔지니어, 리버스 엔지니어링 방지 위한 숨겨진 트랜지스터 설계 개발

해커는 회로에서 핵심 트랜지스터가 무엇을 하는지 발견함으로써 칩의 회로를 재현할 수 있습니다. 하지만 트랜지스터 '유형'을 감지할 수 없다면 불가능합니다. 퍼듀 대학교 엔지니어들은 시트 같은 물질인 블랙 포스퍼스로 트랜지스터를 만들어 어떤 트랜지스터가 어떤 것인지 위장하는 방법을 시연했습니다.

칩 리버스 엔지니어링은 해커와 지적재산권 침해를 조사하는 기업 모두에서 흔한 관행입니다. 연구자들은 또한 칩을 실제로 건드리지 않고 리버스 엔지니어링할 수 있는 X선 이미징 기술도 개발하고 있습니다.

퍼듀 연구자들이 시연한 접근 방식은 더 근본적인 수준에서 보안을 높일 것입니다. 칩 제조업체가 이 트랜지스터 설계를 자사 공정과 호환되게 만드는 방식이 이 수준의 보안 가용성을 결정할 것입니다.

칩은 회로에서 수백만 개의 트랜지스터를 사용하여 계산합니다. 전압이 가해지면 두 가지 구별되는 트랜지스터 유형(N형과 P형)이 계산을 수행합니다. 칩 복제는 이 트랜지스터들을 식별하는 것에서 시작됩니다.

"하지만 이들이 뚜렷하게 다르기 때문에 적절한 도구로 명확히 식별할 수 있습니다. 이를 통해 거꾸로 가서 각 개별 회로 구성요소가 무엇을 하는지 알아낸 다음 칩을 재현할 수 있습니다."라고 Joerg Appenzeller 교수는 말했습니다. 따라서 이 두 트랜지스터 유형이 검사 시 동일하게 보인다면, 해커는 회로를 리버스 엔지니어링하여 칩을 재현할 수 없을 것입니다.

Appenzeller 팀은 블랙 포스퍼스 같은 물질로 트랜지스터를 제작하여 위장하면 어떤 트랜지스터가 어떤 것인지 알 수 없음을 연구에서 보였습니다. 전압이 트랜지스터 유형을 토글하면 해커에게는 정확히 동일하게 보입니다.

위장은 이미 칩 제조업체가 사용하는 보안 조치지만, 일반적으로 회로 수준에서 수행되며 개별 트랜지스터의 기능을 모호하게 하려 시도하지 않습니다. 이는 적절한 도구를 가진 리버스 엔지니어링 해킹 기술에 칩이 잠재적으로 취약하게 만듭니다.

Appenzeller 팀이 시연한 위장 방법은 트랜지스터에 보안 키를 내장하는 것입니다. 그 접근 방식은 N형과 P형 트랜지스터가 근본적인 수준에서 동일하게 보이게 합니다. 키 없이는 정말 구별할 수 없습니다. 칩 제조업체조차 칩 생산 후 이 키를 추출할 수 없습니다. "칩을 훔칠 수는 있지만 키는 없을 것입니다."라고 Appenzeller는 말했습니다.

현재 위장 기술은 회로에서 무슨 일이 일어나는지 숨기기 위해 더 많은 트랜지스터를 필요로 합니다. 하지만 블랙 포스퍼스 같은 물질로 트랜지스터 유형을 숨기는 것(원자만큼 얇은 물질)은 더 적은 트랜지스터를 필요로 하여 공간과 전력을 덜 차지하면서 더 나은 위장을 만듭니다.

트랜지스터 유형을 모호하게 하여 칩 지적재산권을 보호하려는 아이디어는 원래 노트르담 대학교 Sharon Hu 교수와 그녀의 협력자들의 이론에서 나왔습니다. 일반적으로 N형과 P형 트랜지스터를 드러내는 것은 전류를 운반하는 방식입니다. N형 트랜지스터는 전자를 운반하여 전류를 나르고, P형 트랜지스터는 전자의 부재인 정공을 사용합니다.

블랙 포스퍼스는 너무 얇아서 팀은 전자와 정공 수송이 유사한 전류 수준에서 일어나게 하여 두 트랜지스터 유형이 근본적으로 더 동일하게 보이게 함을 깨달았습니다. 그때 그들은 블랙 포스퍼스 기반 트랜지스터의 위장 능력을 실험적으로 시연했습니다. 이 트랜지스터들은 전자 수송을 위한 작은 '밴드 갭'인 작은 데드존 덕분에 컴퓨터 칩의 저전압에서 실온으로 작동하는 것으로도 알려져 있습니다.

하지만 블랙 포스퍼스의 장점에도 불구하고, 칩 제조 산업은 이 위장 효과를 달성하기 위해 다른 물질을 더 사용할 가능성이 높습니다. "업계는 더 많은 트랜지스터를 칩에 넣어 더 강력하게 만들 수 있는 초박막 2D 물질을 고려하기 시작했습니다. 블랙 포스퍼스는 현재 가공 기술과 호환하기엔 약간 너무 휘발성이지만, 2D 물질이 어떻게 작동할 수 있는지 실험적으로 보인 것은 이 보안 조치를 구현하는 방법을 알아내는 데 한 걸음입니다."라고 Appenzeller는 말했습니다.