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杏彩体育招商:FD-SOI:用于安全汽车电子的网络弹性基板

来源:杏彩体育招商    发布时间:2025-10-29 01:48:44

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  技术可针对激光故障注入 (LFI) 提供强大的防御,这是一种可能危及加密和安全关键型硬件的精确方法。

  LFI 是在受控条件下探测硅漏洞的黄金标准,随着金属层的厚度慢慢的变大,背面访问的使用慢慢的变多,这使得基板工程对于安全至关重要。

  FD-SOI消除了体 CMOS 中发现的主要 LFI 故障机制,显着降低了激光故障的脆弱性,并需要更加多的激光射击来诱发故障。

  FD-SOI的物理弹性简化了对 ISO/SAE 21434 等汽车网络安全标准的合规性,并有助于实现更高的保证级别,而无需采取广泛的额外对策。

  FD-SOI 的未来创新,例如埋地光学屏障和集成传感器,能加强其安全功能,使其成为安全汽车电子的参考平台。

  重点介绍了完全耗尽绝缘体上硅 (FD-SOI) 技术如何针对激光故障注入 (LFI) 提供强大的防御,这是一种精确的实验室级攻击方法,可能会损害加密和安全关键硬件。随着车辆慢慢的变数字化和互联,随着数十个微控制器和无线更新,硬件级安全性已成为 ISO/SAE 21434 等汽车网络安全标准的核心。

  物理故障注入攻击 (FIA) 可以绕过安全启动、解锁受保护的调试端口并中断程序流。其中,LFI 以其精度而脱颖而出,使用紧密聚焦的近红外激光脉冲来翻转位或改变电路时序。虽然现场可能会发生电压和电磁故障,但 LFI 仍然是在受控实验室条件下系统探测硅漏洞的黄金标准。

  由于金属层和屏蔽层变厚,正面访问变得更困难,背面激光通过基板的访问慢慢的变多。这种转变使基板工程(芯片的物理基础)成为关键的安全因素。

  FD-SOI 与块状 CMOS 的不同之处在于,其晶体管构建在超薄硅层上,通过埋入氧化物 (BOX) 与主晶圆电隔离。这种结构差异消除了块状硅中发现的主要 LFI 故障机制。

  漏极/体电荷收集– FD-SOI 的薄硅层和 BOX 势垒显着降低了激光在 PN 结处产生的光电流。

  激光诱导的红外压降– 在体CMOS中,孔和基板之间的电流环路会导致瞬态压降。FD-SOI使用隔离的体偏置网络,消除了这种传导路径。

  底物扩散和漏斗– 电荷载流子不能在 BOX 中垂直扩散,从而防止多细胞扰动和闩锁。

  寄生双极放大– FD-SOI 中仅保留微弱的横向双极效应,能够正常的使用反向体偏置 (RBB)进一步缓解该效应以提高激光能量阈值。

  通过阻断基板传导和限制活动区域,FD-SOI 显着减少了易受激光故障影响的面积和能量范围。

  比较 22FDX FD-SOI 和 28 nm 体 CMOS 器件(包括 D-触发器、SRAM 和 AES/ECC 加密内核)的实验证实了理论优势。在测试中,FD-SOI 需要多达 150× 次激光射击才能产生与批量设备中观察到的相同故障。首次故障时间从大约 10 分钟增加到 10 小时,而最小故障能量阈值从 0.3 W 增加到 0.5 W 以上。

  空间和深度敏感性测绘表明,块状硅具有宽阔的故障易发区,而FD-SOI故障仅限于亚微米“热点”,焦深仅为约±1 μm。因此,攻击者一定得执行超精细的空间扫描,从而大幅度提升工作量和成本。

  此外,FD-SOI 中过大的激光功率会造成永久性损坏或卡住钻头,从而有效地产生自然威慑,因为激进的尝试可能会破坏目标设备。

  在 ISO/SAE 21434 框架中,降低攻击可能性直接降低了网络安全风险。因此,FD-SOI 的物理弹性简化了合规性,并能够在一定程度上帮助产品实现通用标准或 SESIP 保证级别(EAL4+ 或更高),而无需采取大量额外的对策。由于攻击维持的时间、设备复杂性和专业相关知识都在增加,FD-SOI 为汽车 OEM 和一级供应商提供了可量化的保证提升。

  作者设想通过基板级创新来扩展 FD-SOI 的优势,将其从被动平台转变为主动网络弹性层。重点介绍了两种新兴技术:

  埋地光学屏障——BOX 下方的高掺杂层,可吸收或散射红外光,减少 LFI 能量传输,同时实现防伪水印。

  集成传感器和 PUF(物理不可克隆功能)基板嵌入式监视器,可检测篡改或从制造变体中获取唯一的加密身份。

  这些创新共同可以使基板检测攻击、实时做出一定的反应,并以加密方式将硅身份绑定到车辆平台。

  底线:FD-SOI 代表了硬件安全领域的材料级突破。通过消除批量 CMOS 中利用的基板途径,它缩小了激光故障窗口,增加了攻击复杂性,并通过身体偏置控制提供可调弹性。这些优势与持续不断的发展的汽车网络安全法规直接相关,可提供更快的认证和更低的系统成本。

  随着基板工程继续向集成光学屏障和防篡改功能发展,FD-SOI 有望成为安全汽车电子的参考平台,在硅级建立信任。

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