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美国防部机构应对伪冒电子元器件的三大技术简述

    近年来,随着美国对半导体和相关设备的进口热情持续高涨,进入供应链的伪冒电子元器件威胁也逐渐增加。笔记本电脑或平板电脑中使用有故障芯片可能带来数据或功能损失,但军事和医疗行业使用受损的电子器件可能会导致死亡。因此,美国防部门正在投资新技术,开发用于测试和认证电子元器件的技术或方法。

    美国众议院武装委员会在2011~2012年的调查将伪冒元器件问题推到风口浪尖上。该委员会在国防供应链中识别出大约1800个可疑的伪冒零部件案例。这个零部件大约由超过650家企业供应,每个供应商都有自己的供应商网络。

    与这些可疑伪冒零部件相关的测试报告审查进一步揭示了“国防供应链中企业使用的测试存在巨大差异”。例如,一些企业要求将零部件暴露在侵蚀性溶剂中,以确定这些标记是否为正品或解封装的零部件样品来检查其期限。委员会发现其他企业愿意接受仅仅进行了“基本功能测试”的元器件。

    这项调查还显示了用于确定零部件是否或如何进行测试的工艺中的缺陷。在一个涉及到卖给L-3通信公司的伪冒存储器芯片的案例中,中国一家供应商向其美国的分销商提供了18个零部件样品进行测试。测试验证此样品为正品后,L-3通信公司在没有任何额外测试的情况下从独立实验室中采购了超过10000个芯片。

    尽管美国防部已出台了承包商在预防伪冒电子元器件进入国防供应链中应遵循的详细流程,但一些机构目前也正在努力开发新的防伪冒检测技术。如果这些技术开发成功且能商业化,那么这些技术将有助于保护消费电子和其他民用应用领域的供应链安全。


    植物DNA标记

    自2010年以来,美国国防后勤局已与应用DNA科学生物技术公司合作,在其电子器件和其他零部件中引入该公司的标记技术。这些标记技术涉及将植物DNA重新排列成独特的序列,且被加密和附加至批次芯片或其他组件中以确定其真实性。

    客户可通过照亮组件的方式(这会使标记发光)快速确认DNA的存在。零部件真实性认证需要对DNA进行擦拭并将其提交进行法医分析。应用DNA科学生物技术公司表示,芯片的任何消融、黑色喷涂、喷砂或翻新将会扭曲或消除DNA标记。

    除了微电路之外,该公司表示,其DNA标记能够为一系列其他电器和电子组件,以及垫圈和O型圈、轴承、管道、管道和软管演示供应链完整性。

    光学扫描

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    美国陆军研究实验室和陆军研究办公室开展的一项独立的研究,探索使用DNA作为标记和跟踪方法,同时也推动了光学扫描技术的开发。该技术可在没有外部条形码或标签的情况下有助于识别伪冒电子元器件。

    最初,美陆军与ChromoLogic公司签订研究DNA属性的合同,其目标是确定DNA是否可用于条形码系统,以提高超出传统跟踪方法之外的安全性。该公司设计了一种具有仿生条形码的标签,可以通过采用与DNA分子序列相似的读取方式的光学读取器进行解码。

    然而,ChromoLogic公司研究人员进一步发现,解码仿生标签的光学扫描技术能够映射电子器件的表面,提供一种指纹区分真假电路。

    据美陆军称,由于伪冒电子元器件主要通过改变其表面层进行代工实现,所以这一发现提供了一种基于“内在表面图案”的集成电路屏蔽方法,可在短短一秒内完成扫描。

    ChromoLogic公司已将表面扫描技术嵌入到DTEK系统中,提供集成电路的光学检测。波音公司和美国国家航空航天局的喷气推进实验室已将DTEK作为其检测过程的一部分。

    DARPA盾牌

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    美国防先期研究计划局(DARPA)在2014年启动了一项雄心勃勃的项目,开发一种工具,在不损害或破坏电子元器件的情况下验证其可信任性。DARPA的电子防御供应链硬件完整性(SHIELD)项目旨在开发一种小型(100微米×100微米)“芯片”,对电子元器件来源进行认证。

    DARPA表示,这些小型芯片将在制造现场被嵌入到零部件封装中,或者贴装在现有“可信”组件上,小型芯片和主机组件之间不需要进行电气连接,不会改变主机组件的设计或可靠性。真实性测试可用手持式或自动探头来执行。

    DARPA表示,探测器需要靠近小型芯片进行扫描,随后使用诸如手机这类的便宜设备将序列号上传至中央处理器。该服务器将向小型芯片发送未加密的问题,小型芯片将从无源传感器发送回带有篡改指示的加密答案和数据。

    DARPA项目经理凯瑞·伯恩斯坦表示:“SHIELD项目需要一种单位成本低于1分钱的工具,但伪冒成本太贵且技术难度很大。小型芯片在运行时良好,但面对篡改时非常脆弱。”

    诺斯罗普·格鲁曼公司正在领导一个团队开发这种小型芯片,预计将在2019年实现商业化。

    伯恩斯坦表示,“我们正在建造世界上最小的高度集成的计算机芯片。如果我们成功,那么供应链任何位置的未经训练的运营商将能够询问国防部门或商业部门使用的任何组件的真实性,并立即在现场获得安全的高信任结果,且基本上是免费的。”


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