RISC-V Prozessoren für Safety und Security

Schema eines Sensor-Frontend IC
© Fraunhofer IMS
Schema eines Sensor-Frontend IC
Logo der RISC-V Foundation
© Fraunhofer IMS
Logo der RISC-V Foundation

Die Themen funktionale Sicherheit und Cybersicherheit spielen bei der Spezifikation und dem Entwurf moderner integrierter Schaltungen eine immer größere Rolle. Diese Schaltungen beinhalten neben einem spezialisierten Analogteil und kundenspezifischen Schnittstellen häufig auch eingebettete Prozessorkerne.

Insbesondere bei der Auswahl der zu integrierenden Prozessoren stellt sich die Frage nach einer geeigneten Architektur, welche die Anforderungen an die Funktionale Sicherheit gewährleistet und robust gegenüber Cyberattacken ist.

Das Fraunhofer IMS bietet abgesicherte Prozessorkerne auf Basis der offenen RISC-V Architektur an. Diese Befehlssatz-Architektur erlaubt die Entwicklung von kundenspezifischen Spezialprozessoren für Safety & Security und ermöglicht eine hochgradige Optimierung der Kerne auf eine Anwendung hin. Im Gegensatz zu vollständig proprietären Lösungen werden diese Spezialprozessoren durch den einheitlichen Befehlssatz jedoch weiterhin von einer großen Anzahl von Entwicklungsumgebungen und Softwarepaketen unterstützt (z. B. Eclipse IDE oder GNU toolchain). Zudem entfallen die mitunter hohen Lizenzkosten für die Verwendung anderer verbreiteter Controller-Kerne.

RISC-V insbesondere auch für preissensible Applikationen

Als Basis-Kerne stehen flächenoptimierte Implementierungen für preissensible Applikationen in der Industrie zur Verfügung. In diesen Applikationen ist die Aufgabe des Prozessorkerns üblicherweise auf einen bestimmten Bereich wie z. B. Regelschleifen, die Linearisierung von Sensordaten oder der Implementierung verschiedener Protokoll-Stacks beschränkt. Diese Aufgaben können mit einem Basis-Kern und wenigen spezialisierten Teilen (Coprozessoren oder Peripheriemodulen) oft kostengünstig gelöst werden.

In diese Basis-Kerne können Zusatzmodule für die Cybersicherheit, wie z. B. sichere Schlüsselspeicher, Kryptobeschleuniger oder Manipulations- und Firmwareschutz integriert werden. Das Fraunhofer IMS stellt hier angepasste Lösungen für vertrauenswürdige Hardwareplattformen zur Verfügung.

Integrierte Safety- und Security-Funktionalität

Durch die Integration von Überwachungsfunktionen und die redundante Auslegung kritischer Teile der Schaltung kann der Einsatz in ausfallsicheren, SIL-zertifizierten Systemen bis SIL 3 bzw. ASIL D unterstützt werden.

Sichere Schlüsselspeicher dienen dabei dem Schutz kryptographischen Materials vor Manipulation oder unbefugtem Auslesen. Hierzu können speziell abgesicherte nichtflüchtige Speicher verwendet werden. Alternativ kann das Schlüsselmaterial direkt aus den Materialeigenschaften des gefertigten Chips extrahiert werden, was als »Physical Unclonable Function« (PUF) bezeichnet wird.

QRNG

Quanten-Zufallszahlengeneratoren mit SPAD-basierten Sensoren für eine sichere Verschlüsselung.

Unsere Anwendungen – Beispiele was wir für Sie tun können

GaN-Leistungsmodule - PENTA Programm »GaNext«

Im Projekt GaNext wird ein intelligentes Leistungsmodul entwickelt, welches auf GaN-Bauteilen basiert.

Sichere Schlüsselspeicher für Industrie 4.0

Zufällige Fertigungsschwankungen als individueller Fingerabdruck und damit eine physikalisch unklonbare Funktion bieten mehr Sicherheit für Industrie 4.0.

Velektronik

Im BMBF Projekt Velektronik wird die Vernetzung aller Aktuere im Bereich der Fertigung vertrauenswürdiger Elektronic zusammen mit der FMD vorangetrieben.

Unsere Anwendungsfelder – Unsere Expertise für Sie

Nachhaltige Produktion

 

  • Optimierung von Rohstoff- und Energieeinsatz
  • Einsatz alternativer Energieträger und energieautarke Sensoren

 

 

 

Mobile autonome Fertigung

  • Sensorik / Steuerung für Robots / Cobots
  • Industrielle Transportsysteme (AGV)
  • Mensch-Maschine Interaktion

Industrial-AI

  • Dezentrale KI-Systeme und Plattformen
  • Sensor-/Aktor-Optimierung und Kosteneffizienz durch lokale KI
  • Mustererkennungsverfahren

Vertrauenswürdige Elektronik

  • Schutz vor Produktpiraterie / Fälschungssichere Kennzeichnung
  • Manipulations- und ausfallsichere Elektronik
  • Vertrauenswürdige Lieferketten
 

Industry (Home)

Hier gelangen Sie zurück zu der Übersichtsseite des Industry Geschäftsfeldes.