Fraunhofer-Institute entwickeln RISC-V-Sicherheitschip

Gebondeter Chip: Das RISC-V Secure Element ist auf einem Träger befestigt und über Bonddrähte elektrisch mit ihm verbunden.
Gebondeter Chip: Das RISC-V Secure Element ist auf einem Träger befestigt und über Bonddrähte elektrisch mit ihm verbunden. – Bild: ©Jürgen Ernst / Fraunhofer IIS

Die Fraunhofer-Institute IIS, AISEC und EMFT stellen mit dem RISC-V-Secure-Element einen Sicherheitschip vor, der nach Angaben der Beteiligten vollständig in Deutschland designt und gefertigt wurde. Das Design basiert auf transparenter Open-Source-Hardware, integriert Post-Quanten-Kryptografie und ist als eigenständiger Chip oder als System-on-Chip-Komponente einsetzbar. Ziel ist es, Unternehmen einen anpassbaren Vertrauensanker mit Ansprechpartnern in der EU für vernetzte Geräte zu bieten und sie dabei zu unterstützen, die Anforderungen des europäischen Cyber Resilience Act (CRA) zu erfüllen.

Ausgangspunkt des Chips ist das offene Hardware-Design OpenTitan. Die Forschenden betonen, dass die allgemeine Zugänglichkeit solcher Open-Source-Hardware Vertrauen schaffe und einen langfristig gesicherten Zugang zur Technologie ermögliche.

Aufbauend auf dieser Basis haben die beteiligten Fraunhofer-Institute einen Chip entwickelt, der in der GlobalFoundries 22nm FDSOI-Technologie in Dresden gefertigt wurde. Den Beteiligten zufolge schafft die Entwicklung und Fertigung in Deutschland technologische Souveränität und Transparenz über die gesamte Wertschöpfungskette. „Transparenz ist beim Thema Sicherheit besonders wichtig. Unser Ziel war es deshalb, aus öffentlich verfügbarer Hardware einen Chip zu bauen, der in Deutschland designt und gefertigt wird, um so eine durchgängige Transparenz herzustellen“, sagt Andreas Seelos-Zankl, Projektleiter am Fraunhofer AISEC.

Anpassbare Sicherheit für viele Geräteklassen

Als weiteren Vorteil beschreiben die Beteiligten die Anpassbarkeit. In der Pressemitteilung wird betont, dass durch die enge Kooperation mit dem Chiphersteller GlobalFoundries mit Standort in Dresden Varianten mit speziellen Beschleunigern, Schnittstellen oder zusätzlichen Sicherheitsfunktionen auch in kleineren und mittleren Stückzahlen realisiert oder als kundenspezifischer Vertrauensanker in einem größeren System-on-Chip integriert werden können. Dies sei ein entscheidendes Alleinstellungsmerkmal des Fraunhofer RISC-V-Secure-Elements: „Für große Chiphersteller ist es nicht wirtschaftlich, Chipvarianten in kleinen Stückzahlen zu fertigen. Wir können die nötigen Anpassungen vornehmen und Unternehmen so auch kleinere Stückzahlen ermöglichen“, erklärt Seelos-Zankl.

Das Fraunhofer RISC-V-Secure-Element soll langfristig dazu beitragen, dass vertrauenswürdige Hardware in deutlich mehr Alltags- und Industriegeräten integriert wird. Um dieses Ziel zu erreichen, arbeiten die beteiligten Fraunhofer-Institute an nachfolgenden Chipvarianten. Dr. Augusto Wankler Hoppe, technischer Projektleiter am Fraunhofer IIS, erklärt, warum es so wichtig ist, Sicherheit direkt in der Hardware zu verankern: „Cybersicherheit lässt sich nicht nachträglich hinzufügen. Sie muss von Anfang an im Silizium verankert sein. Mit unserem RISC-V-Secure-Element haben wir eine offene, europäische Hardware-Root-of-Trust entwickelt, die sowohl heutigen Angriffen als auch den Anforderungen der Post-Quantum-Ära und regulatorischen Vorgaben wie dem Cyber Resilience Act gewachsen ist.“

Wie beteiligen sich die Institute?

Das Fraunhofer IIS verantwortet im Projekt die Konzeption und Umsetzung des RISC-V-Secure-Elements. Darüber hinaus begleitet das Institut den gesamten Entwicklungsprozess von der Architektur und dem Chipdesign über Prototyping und Integration bis hin zur Vorbereitung auf regulatorische Anforderungen.

Das Fraunhofer AISEC bringt seine Forschungsarbeit zur Post-Quanten-Kryptografie in das Projekt ein. Die Forschenden haben Verfahren für das Secure-Element so umgesetzt, dass Operationen trotz begrenzter Rechenleistung im Millisekundenbereich bleiben und laut den Beteiligten praxistauglich sind. Darüber hinaus fließt die Cybersecurity-Expertise des Fraunhofer AISEC in alle Designphasen sowie in die Security-Analyse und -Verifikation des Secure-Elements ein.

Ob Open-Source-Hardware physischen Angriffen standhält und wirklich sicher ist, soll in Labortests geprüft werden. Das Fraunhofer AISEC wird deshalb die physische Widerstandsfähigkeit des RISC-V-Secure-Element in seinem Common Criteria (CC) EAL7 zertifizierten Hardware-Sicherheitslabor evaluieren. Eingesetzt werden dabei verschiedene Verfahren wie Seitenkanalanalysen, Fehlerangriffe und optische Analyse. Wie betont wird, verfügt das Fraunhofer AISEC als zentraler Partner des OpenTitan-Projekts für Sicherheitstests hier über besondere Expertise.

Komplementär dazu wird die Funktionalität des RISC-V-Secure-Elements auf Prozessebene auch im CC EAL6 zertifizierten Sicherheitslabor des Fraunhofer EMFT mit Reverse-Engineering-Analyseverfahren geprüft. Zum Einsatz kommen u.a. licht- und infrarotmikroskopische Verfahren sowie ein speziell entwickeltes Chip-Scanning mittels Rasterelektronenmikroskopie. Laut Pressemitteilung erreichen diese Verfahren Auflösungen im Nanometerbereich und können selbst kleinste Strukturen des RISC-V-Secure-Elements sichtbar machen.



  • KI-gestützte Verfahren verbessern Molekülforschung

    KI-gestützte Verfahren verbessern Molekülforschung

    Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS startet gemeinsam mit der Universität Augsburg im Rahmen des Munich-Quantum-Valleys das Projekt KID-QC^2. Ziel ist es, durch die Erforschung von Methoden der künstlichen Intelligenz…

    mehr lesen: KI-gestützte Verfahren verbessern Molekülforschung

  • Microsoft macht NRW zur KI-Region

    Microsoft macht NRW zur KI-Region

    Als Teil seines milliardenschweren Investitionspakets will Microsoft im Rheinischen Revier Rechenzentren errichten und mit einer KI-Qualifizierungsoffensive rund 100.000 Menschen in NRW erreichen.

    mehr lesen: Microsoft macht NRW zur KI-Region

  • Die Digitalisierung schreitet voran, vor allem in China

    Die Digitalisierung schreitet voran, vor allem in China

    Das Industrie 4.0 Barometer 2024 von MHP und der LMU München zeigt die deutliche Unterschiede zwischen China und dem Rest der Welt auf. Besonders beim Einsatz von KI haben chinesische…

    mehr lesen: Die Digitalisierung schreitet voran, vor allem in China

  • USA hinsichtlich KI in Front, Deutschland auf Rang 2

    USA hinsichtlich KI in Front, Deutschland auf Rang 2

    Zwar verzeichnet das Deutsche Patent- und Markenamt deutlich mehr Patentanmeldungen im KI-Bereich als noch vor 5 Jahren. Im Ländervergleich liegt Deutschland hier jedoch hinter den Vereinigten Staaten auf dem 2.…

    mehr lesen: USA hinsichtlich KI in Front, Deutschland auf Rang 2

  • Automatisierungsbranche investiert weiter in Europa

    Automatisierungsbranche investiert weiter in Europa

    Laut einer aktuellen Horvath-Studie unter Automatisierungsunternehmen mit mindestens 100 Millionen Euro Jahresumsatz aus Deutschland, Europa und Nordamerika konzentrieren sich die Investitionen der Branche auf neue Produkktionsanlagen in der Nähe des…

    mehr lesen: Automatisierungsbranche investiert weiter in Europa

  • IÖW empfiehlt Gründung einer CDR-Allianz

    IÖW empfiehlt Gründung einer CDR-Allianz

    Unternehmen müssen im Zuge der Digitalisierung auch ethische, soziale und ökologische Auswirkungen berücksichtigen und managen. Hier rät das Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) zur Gründung einer Allianz aus Politik, Verbänden…

    mehr lesen: IÖW empfiehlt Gründung einer CDR-Allianz

  • Forscherinnen bringen Pilze zum Klingen

    Forscherinnen bringen Pilze zum Klingen

    Ein Team des Fraunhofer IWU will Pilzmyzel als Werkstoff für Transmissionline-Lautsprecher nutzbar machen. Das Material soll zunächst per 3D-Druck verarbeitet und dann im Wachstum beeinflusst werden. Erste Ergebnisse erscheinen vielversprechend.

    mehr lesen: Forscherinnen bringen Pilze zum Klingen

  • B2B-Messe beleuchtet XR- und Metaverse-Strategien

    B2B-Messe beleuchtet XR- und Metaverse-Strategien

    Anfang April stehen Extended Reality und das Metaverse auf der XR Expo im Mittelpunkt. Die B2B-Messe im Stuttgarter Haus der Wirtschaft bietet neben einer Fachausstellung auch verschiedene Workshops und Vorträge.

    mehr lesen: B2B-Messe beleuchtet XR- und Metaverse-Strategien

  • Tim Srock wird Geschäftsführer von Lobster

    Tim Srock wird Geschäftsführer von Lobster

    Zuletzt war Tim Srock CEO der Siemens-Tochter Mendix. Nun übernimmt er das Ruder beim No-Code-Spezialisten Lobster.

    mehr lesen: Tim Srock wird Geschäftsführer von Lobster

  • Cyberbedrohungen auf Rekord-Niveau

    Cyberbedrohungen auf Rekord-Niveau

    2023 blockierte Trend Micro mehr als 161 Milliarden Cyberbedrohungen weltweit – 10 Prozent mehr als im Jahr zuvor und fast 107 Milliarden mehr als noch vor fünf Jahren.

    mehr lesen: Cyberbedrohungen auf Rekord-Niveau

  • Deutsche Unternehmen melden wieder mehr Erfindungen an

    Deutsche Unternehmen melden wieder mehr Erfindungen an

    Die Zahl der Patentanmeldungen beim Deutschen Patent- und Markenamt ist im Jahr 2023 gestiegen. Größere Anstiege zeigten sich bei den Digitaltechnologien und bei der Elektromobilität.

    mehr lesen: Deutsche Unternehmen melden wieder mehr Erfindungen an

  • Automatisierungspotenzial steigt auch in Expertenberufen

    Automatisierungspotenzial steigt auch in Expertenberufen

    Auch hochqualifizierte Beschäftigte bekommen die Digitalisierung zu spüren. Laut einer Untersuchung des IAB steigt der Anteil automatisierbarer Tätigkeiten in diesen sogenannten Expertenberufen besonders stark.

    mehr lesen: Automatisierungspotenzial steigt auch in Expertenberufen