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.



  • Auftragseingang wächst im Februar zweistellig

    Auftragseingang wächst im Februar zweistellig

    Plus 12 Prozent im Vergleich zum Vorjahr haben die deutschen Maschinen und Anlagenbauer in Ihren Auftragsbüchern verzeichnet. Dabei kamen besonders aus dem Ausland mehr Aufträge.

    mehr lesen: Auftragseingang wächst im Februar zweistellig

  • Industrie 4.0 beschäftigt jeden Produzenten

    Industrie 4.0 beschäftigt jeden Produzenten

    IoT-Plattformen, 3D-Druck und 5G gewinnen an Bedeutung Aktuell nutzen vier von zehn Industrieunternehmen ab 100 Mitarbeitern IoT-Plattformen, mit denen Daten von Geräten, Maschinen und Anlagen an zentraler Stelle zusammengeführt und…

    mehr lesen: Industrie 4.0 beschäftigt jeden Produzenten

  • Hexagon übernimmt CADLM

    Hexagon übernimmt CADLM

    Mit der Übernahme von CADLM will Hexagon sein Portfolio für autonome, intelligente Fertigung erweitern.

    mehr lesen: Hexagon übernimmt CADLM

  • Beschäftigte wollen neue Skills erlernen

    Beschäftigte wollen neue Skills erlernen

    Low-Code/No-Code-Entwicklungen bieten Potenzial für Industrieunternehmen. Dadurch wird Software-Programmierung auch Mitarbeitern zugänglich, die nicht über tiefes Fachwissen verfügen. Mendix hat in einer Studie untersucht, wie es um den Low-Code/No-Code-Ansatz in Deutschland…

    mehr lesen: Beschäftigte wollen neue Skills erlernen

  • Neuer CFO bei Process Analytics Factory

    Neuer CFO bei Process Analytics Factory

    Mit Pascal Redaoui hat Process Analytics Factory einen neuen Chief Financial Officer.

    mehr lesen: Neuer CFO bei Process Analytics Factory

  • Hilfsmittel für das Engineering

    Hilfsmittel für das Engineering

    Die Richtlinienreihe VDI/VDE 3695 ‚Engineering von Anlagen – Evaluieren und Optimieren des Engineerings‘ wurde komplett überarbeitet und an den Stand der Technik, insbesondere an Industrie-4.0-Vorgaben, angepasst. Im März 2021 erscheint…

    mehr lesen: Hilfsmittel für das Engineering

  • Was lernen Unternehmen aus der Krise?

    Was lernen Unternehmen aus der Krise?

    Mehr als 70 Prozent der im PWC Global Crisis Survey befragten Unternehmen weltweit sind durch die Covid19-Pandemie negativ beeinträchtigt. Für 15 Prozent der Unternehmen in Deutschland hatte die Krise jedoch…

    mehr lesen: Was lernen Unternehmen aus der Krise?

  • Geschäftslage für Autobauer verbessert sich

    Geschäftslage für Autobauer verbessert sich

    Im März hat sich die Geschäftslage in der Automobilindustrie verbessert. Doch laut aktueller Ifo-Konjunkturumfrage hat sich der Ausblick der Unternehmen eingetrübt.

    mehr lesen: Geschäftslage für Autobauer verbessert sich

  • Die Nominierten stehen fest

    Die Nominierten stehen fest

    Hermes Award 2021 Die Nominierten stehen fest Bosch Rexroth, Phoenix Contact und Pilz sind die Nominierten für den Hermes Award der im Rahmen der Hannover Messe Digital Edition verliehen wird.

    mehr lesen: Die Nominierten stehen fest

  • Partnerschaft zwischen Synaos und SEW-Eurodrive

    Partnerschaft zwischen Synaos und SEW-Eurodrive

    Synaos und SEW-Eurodrive wollen in einem gemeinsamen Projekt das Zusammenspiel von künstlicher Intelligenz und mobilen Robotern erproben und verbessern.

    mehr lesen: Partnerschaft zwischen Synaos und SEW-Eurodrive

  • Procad kauft Produktkonfigurator-Spezialisten Acatec

    Procad kauft Produktkonfigurator-Spezialisten Acatec

    Der Karlsruher PLM-Anbieter Procad hat Acatec erworben. Wenige Monate nach Beginn einer Partnerschaft mit dem Spezialisten für Produktkonfiguratoren sprachen die Synergieeffekte für die Akquisition, heißt es in der Pressemitteilung.

    mehr lesen: Procad kauft Produktkonfigurator-Spezialisten Acatec

  • Das selbstständige Warehouse-Management-System

    Das selbstständige Warehouse-Management-System

    ZIM-Förderung für Forschungsprojekt ‚SeSoGEN‘ Das selbstständige Warehouse-Management-System Die CIM GmbH und die Technische Universität München entwickeln im Rahmen eines Forschungsprojektes intelligente Lagersoftware die selbstständig Einlagerungsstrategien entwickeln kann.

    mehr lesen: Das selbstständige Warehouse-Management-System