Von Zahlungstransfers bis zu digitalen Stromzählern – für diese komfortablen, elektronisch auslesbaren Vorgänge ist entscheidend, dass die dahinterstehenden Produkte nicht manipuliert werden können. Hierfür sorgen verschlüsselte Identifikationen oder Betriebsprotokolle in den elektronischen Schaltkreisen. Zunehmend stellt sich jedoch die Herausforderung, dass diese Sicherheitselemente umgangen werden können. Konventionelle Lösungen wie Hardware-Security-Module (HSM) oder Datenbanken gewährleisten nur eine relative Sicherheit – und sind zudem kostenintensiv. Einem Forschungsteam am Fraunhofer IPMS ist es gelungen, einen in mehrerlei Hinsicht vielversprechenden Lösungsweg aufzuzeigen.
Das Projekt der Fraunhofer IPMS-Fachleute basiert auf einem Effekt, den die Expertinnen und Experten erstmals 2020 beobachteten: Sie entdeckten, dass Hafniumoxid unter Anlegung eines elektrischen Wechselfeldes kristallisieren kann. Der Stoff wird dadurch ferroelektrisch, das heißt, er kann eine spontane elektrische Polarisation erzeugen und wie ein Lichtschalter zwischen Speicherzuständen hin- und herschalten. Auf Basis dieser Entdeckung gestalten die Fraunhofer-Fachleute Bauelemente, die über diese durch ein elektrisches Feld induzierte Kristallisation (FINK) ihr ferroelektrisches Verhalten gezielt ändern können. Da die ferroelektrische Polarisation nicht extern auszulesen ist, ermöglicht das Verfahren eine besondere Sicherung: »Wir schaffen ein System zur mehrdimensionalen Verschlüsselung von Hardware, indem wir in unsere FINK-Bauelemente drei Eigenschaften einspeichern: den Grad der Kristallisation, die Höhe der Polarisation, das heißt, die vorliegende ferroelektrische Phase und zu welchem Anteil man sie einprogrammiert, und in dritter Instanz das Vorzeichen dieser Phase. Das lässt sich auch in verschiedenen Größen abbilden, der Permittivität und der Ladung«, erläutert Projektleiter Dr. Maximilian Lederer vom Fraunhofer IPMS.
In welche Prozesse die Forschenden die Bauelemente integrieren möchten, damit die Kunden am Ende ihre #Verschlüsselung selbst wählen können, erfahren Sie hier:
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