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.



  • 350Mrd.€ weniger Wertschöpfung durch die Pandemie

    350Mrd.€ weniger Wertschöpfung durch die Pandemie

    Laut einer Studie des Instituts der deutschen Wirtschaft (IW) sind durch die Corona-Pandemie bisher 350Mrd.€ an Wirtschaftsleistung verloren gegangen. Im ersten Quartal dieses Jahres gehen die IW-Experten von einem weiteren…

    mehr lesen: 350Mrd.€ weniger Wertschöpfung durch die Pandemie

  • Umstellung auf S4/Hana für viele Unternehmen eine Herausforderung

    Umstellung auf S4/Hana für viele Unternehmen eine Herausforderung

    Umstellung auf S/4Hana ja, aber keine Zeit für die Vorbereitung. So sieht es die Mehrheit der befragten Unternehmen in einer Studie des Analystenhauses Techconsult. Bei 90 Prozent der Studienteilnehmer bemängeln…

    mehr lesen: Umstellung auf S4/Hana für viele Unternehmen eine Herausforderung

  • Allianz zwischen PTC und Schaeffler

    Allianz zwischen PTC und Schaeffler

    Schaeffler und PTC gehen eine strategische Partnerschaft, im Rahmen derer neue digitale Möglichkeiten in der Produktentwicklung entstehen sollen. Die Allianz soll zudem auf Schaefflers Roadmap 2025 einzahlen.

    mehr lesen: Allianz zwischen PTC und Schaeffler

  • Ein KI-Sprachmodell für Europa

    Ein KI-Sprachmodell für Europa

    Im Forschungsprojekt ’OpenGPT-X’ soll ein KI-Sprachmodell für Europa entstehen. Unter der Leitung der Fraunhofer-Institute für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS und für Integrierte Schaltungen IIS entwickelt ein Konsortium aus zehn…

    mehr lesen: Ein KI-Sprachmodell für Europa

  • Eine ’5G-Lawine’ lostreten

    Eine ’5G-Lawine’ lostreten

    In einem Acatech Impuls mit dem Titel ’5G in der Industrie’ zeigen die Projektbeteiligten auf, welche Maßnahmen nötig sind, um der Technologie zum Durchbruch zu verhelfen.

    mehr lesen: Eine ’5G-Lawine’ lostreten

  • Weniger Treibhausgasausstoß im ersten Pandemie-Jahr

    Weniger Treibhausgasausstoß im ersten Pandemie-Jahr

    Das Umweltbundesamt (UBA) hat seine finalen Berechnungen zum Emissionsausstoß 2020 an die Europäische Kommission übermittelt. Demnach ist der Ausstoß insgesamt zurückgegangen. UBA-Präsident Dirk Messner geht jedoch davon aus, dass der…

    mehr lesen: Weniger Treibhausgasausstoß im ersten Pandemie-Jahr

  • Heike Kohler-Reineke leitet Marketing bei Easy Software

    Heike Kohler-Reineke leitet Marketing bei Easy Software

    Mit Heike Kohler-Reineke hat Easy Software eine neue Leiterin für den Bereich Marketing & Communications. Sie wechselt von Sage zum Softwareanbieter.

    mehr lesen: Heike Kohler-Reineke leitet Marketing bei Easy Software

  • Zwei Drittel fürchten Online-Tracking

    Zwei Drittel fürchten Online-Tracking

    Laut einer Umfrage von NordVPN sind Deutsche zunehmend besorgt, dass Cyberkriminelle sie im Netz tracken, um an Daten und sogar ihre Identität heranzukommen.

    mehr lesen: Zwei Drittel fürchten Online-Tracking

  • Hannover Messe in den Frühsommer verschoben

    Hannover Messe in den Frühsommer verschoben

    In diesem Jahr wird die Hannover Messe nicht wie gewohnt im April stattfinden, sondern im Frühsommer. Aufgrund der aktuellen Corona-Lage soll die Messe vom 30. Mai bis zum 2. Juni…

    mehr lesen: Hannover Messe in den Frühsommer verschoben

  • Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen effektiv nutzen

    Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen effektiv nutzen

    Ransomware gehört zu den besonders variantenreichen Angriffstaktiken im Bereich Cyberkriminalität: Das BSI gibt an, dass täglich mehr als 400.000 neue Typen entwickelt werden – Tendenz steigend.

    mehr lesen: Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen effektiv nutzen

  • Konjunkturausblick verbessert sich

    Konjunkturausblick verbessert sich

    Mit nun 51,7 Punkten sind die ZEW-Konjunkturerwartungen im Januar gestiegen. Der Lageindikator ist in der aktuellen Umfrage jedoch erneut gesunken.

    mehr lesen: Konjunkturausblick verbessert sich

  • Unternehmen sehen Cyberangriffe als Top-Bedrohung

    Unternehmen sehen Cyberangriffe als Top-Bedrohung

    Cybergefahren sind im Jahr 2022 die größte Sorge für Unternehmen weltweit, so das aktuelle Allianz Risk Barometer 2022. Demnach beunruhigt die Bedrohung durch Ransomware-Angriffe, Datenschutzverletzungen oder IT-Ausfälle die Unternehmen sogar…

    mehr lesen: Unternehmen sehen Cyberangriffe als Top-Bedrohung