Inovasi desain chip berbasis RFET melalui proyek DI-ReDesign yang menyediakan perangkat elektronik supaya lebih aman, efisien, dan tangguh terhadap serangan dan ancaman perangkat keras.

Keamanan perangkat keras harus dipertimbangkan sejak tahap perancangan sirkuit terpadu (Foto/©: Tim Reckmann/CCnull)

Penulis/editor: Rayendra L Toruan

---

“Thank you for visiting mmindustri.co.id. Subscribe for the latest news and insight. Enter your email (Your email address will not be published)

---

mmINDUSTRI.co.id – Fraunhofer IMWS (sumber): Keamanan perangkat elektronik tidak lagi cukup hanya mengandalkan perangkat lunak. 

Di tengah meningkatnya ancaman manipulasi perangkat keras yang disebut hardware attack, industri semikonduktor perlu membangun sistem perlindungan sejak tahap awal perancangan chip. 

Untuk menjawab tantangan tersebut, sejumlah lembaga riset dan perusahaan teknologi di Jerman mengembangkan perangkat desain berbasis Reconfigurable Field-Effect Transistors (RFET) melalui proyek DI-ReDesign. 

Inisiatif ini menargetkan hasil tersedianya perangkat desain dan pustaka logika atau logic libraries berbasis sumber terbuka yang memungkinkan industri menghasilkan chip dengan kinerja tinggi sekaligus memiliki ketahanan lebih baik terhadap serangan perangkat keras.

Pengembangan ini menjadi penting karena chip merupakan fondasi berbagai produk elektronik modern, mulai dari komputer, perangkat komunikasi, sistem otomasi industri, hingga teknologi kecerdasan buatan (AI). 

Kesalahan desain atau celah keamanan pada tingkat transistor dapat membuka peluang bagi pihak tidak bertanggung jawab untuk memanipulasi fungsi perangkat, mencuri informasi, bahkan membuat produk elektronik palsu.

Keamanan harus dimulai dari desain chip

Dalam industri mikroelektronika, proses desain chip menentukan arsitektur, fungsi, konfigurasi komponen, diagram rangkaian, hingga penempatan transistor dan koneksi antarkomponen.

Selama ini, pengembangan chip kerap menitikberatkan pada tiga aspek utama, yakni performa, keandalan, dan efisiensi energi. Akan tetapi, perkembangan metode serangan terhadap perangkat keras menunjukkan bahwa keamanan harus menjadi parameter desain sejak awal.

Serangan perangkat keras dapat dilakukan melalui teknik reverse engineering, analisis saluran samping yang disebut side-channel analysis, serta manipulasi struktur dan proses switching transistor.

Melalui metode tersebut, penyerang berpotensi mengungkap hubungan logis antarkomponen, membaca pola sinyal listrik, memengaruhi proses switching, atau memperoleh informasi dari bagian memori chip.

Dampaknya tidak sederhana. Kerentanan tersebut dapat dimanfaatkan untuk:

– Membuat produk elektronik tiruan dengan memanfaatkan desain chip yang direkayasa ulang.

– Memanipulasi fungsi rangkaian sehingga perangkat tidak bekerja sebagaimana mestinya.

– Mengakses informasi sensitif yang diproses atau disimpan dalam perangkat.

– Mengurangi kepercayaan pengguna terhadap keamanan dan keandalan produk elektronik.

Oleh karena itu, para ahli melakukan pendekatan keamanan berbasis perangkat lunak yang tidak hanya  memadai. Para pelaku sektor industri membutuhkan inovasi pada tingkat desain dan arsitektur perangkat keras.

RFET menawarkan alternatif transistor generasi baru

Salah satu teknologi yang menjadi perhatian dalam proyek DI-ReDesign adalah Reconfigurable Field-Effect Transistor (RFET), yakni transistor efek medan yang dapat dikonfigurasi ulang.

Teknologi ini mengandung sejumlah potensi keunggulan dibandingkan pendekatan transistor konvensional, terutama dalam hal fleksibilitas fungsi rangkaian.

Menurut Kepala Unit Bisnis Materials and Components for Electronics, Fraunhofer Institute for Microstructure of Materials and Systems (Fraunhofer IMWS),  Frank Altmann, teknologi RFET memiliki potensi meningkatkan kepadatan integrasi, efisiensi energi, dan kecepatan switching.

Karakteristik tersebut membuka peluang penerapan RFET pada berbagai kebutuhan teknologi, antara lain:

1. Pemrosesan sinyal digital dan analog. RFET dapat mendukung pengembangan rangkaian dengan konfigurasi yang lebih fleksibel.
2. Jaringan saraf buatan. Karakteristik transistor yang dapat dikonfigurasi ulang berpotensi mendukung pengembangan perangkat keras untuk komputasi berbasis AI.
3. Elektronika suhu rendah. Stabilitas temperatur menjadi salah satu aspek penting untuk aplikasi elektronik khusus.
4. Perangkat elektronik berkeamanan tinggi. Potensi ketahanan terhadap serangan perangkat keras dapat dimanfaatkan dalam pengembangan produk yang memproses informasi sensitif.

Meski demikian, pemanfaatan RFET secara luas masih membutuhkan pengembangan ekosistem desain, pengujian, dan integrasi dengan proses manufaktur semikonduktor.

DI-ReDesign kembangkan perangkat desain berbasis open source

Citra rangkaian inverter yang diprogram pada Field Programmable Gate Array (FPGA), diambil menggunakan teknik*e-beam probing (Foto/© Fraunhofer IMWS)

Untuk mempercepat adopsi RFET, proyek DI-ReDesign mengembangkan pustaka desain terbuka dan lingkungan desain otomatis yang dikenal sebagai Electronic Design Automation (EDA).

EDA merupakan perangkat penting dalam industri semikonduktor karena membantu perancang mengembangkan, menyimulasikan, dan mengoptimalkan rangkaian elektronik sebelum diproduksi menjadi chip fisik.

Proyek ini melibatkan sejumlah mitra dari industri, universitas, dan lembaga penelitian, yaitu:  GLOBALFOUNDRIES LLC & Co. KG, NaMLab GmbH, Ruhr University, University of Bremen, Technical University of Berlin, Technical University of Central Hesse, dan Fraunhofer IMWS. 

Kolaborasi tersebut diarahkan untuk menghasilkan perangkat desain dan pustaka logika berbasis RFET yang dapat diakses secara terbuka.

Pustaka ini akan mencakup karakteristik sel inti atau core cell properties untuk kebutuhan sintesis logika dan fisik. Pendekatan tersebut memungkinkan pengguna mengembangkan desain tanpa harus membuka informasi terperinci mengenai proses manufaktur maupun fisika perangkat yang mendasarinya.

Dengan demikian, industri dapat membangun, menyesuaikan, dan memperluas perangkat desain sesuai kebutuhan pengembangan produknya.

Frank Altmann menjelaskan bahwa ketersediaan perangkat desain tersebut akan mempermudah akses industri terhadap teknologi RFET sekaligus meningkatkan kualitas desain chip, termasuk dari sisi keamanan perangkat keras.

Salah satu kontribusi penting Fraunhofer IMWS dalam proyek DI-ReDesign adalah menguji ketahanan rangkaian terhadap upaya rekayasa balik dan manipulasi.

Pengujian ini diperlukan untuk mengetahui sejauh mana struktur chip dapat dieksplorasi atau dipengaruhi melalui teknik analisis tertentu.

Fraunhofer IMWS memanfaatkan teknik mikroskop elektron resolusi tinggi, termasuk _electron-beam probing_, untuk mempelajari potensi serangan terhadap struktur rangkaian.

Melalui pendekatan tersebut, peneliti dapat memvisualisasikan struktur rangkaian RFET menggunakan mekanisme kontras pada mikroskop elektron pemindai yakni scanning electron microscopy.

Bahkan, interaksi berkas elektron dengan struktur perangkat dapat dimanfaatkan untuk memengaruhi kondisi rangkaian selama pengujian.

Selain itu, para peneliti mengembangkan teknik preparasi sampel yang memungkinkan evaluasi kelayakan dan efektivitas akses berskala luas terhadap struktur transistor.

Metode penelusuran sinyal baru juga diuji untuk memahami kemungkinan dampaknya terhadap keamanan perangkat keras.

Hasil pengujian tersebut menjadi masukan penting bagi perancang chip. Apabila ditemukan kerentanan, desain rangkaian dapat disesuaikan agar lebih tangguh menghadapi skenario serangan.

Pendekatan ini memperlihatkan bahwa pengujian keamanan bukan sekadar pemeriksaan akhir, melainkan bagian integral dari siklus pengembangan produk semikonduktor.

Bagi perusahaan semikonduktor dan produsen perangkat elektronik, perkembangan teknologi RFET memberikan pelajaran strategis: keamanan produk harus dirancang sejak awal, bukan hanya ditambahkan setelah produk selesai dibuat.

Ada sejumlah langkah yang dapat menjadi rekomendasi bagi pelaku industri.

Pertama, mengadopsi pendekatan security by design. Perusahaan perlu memasukkan persyaratan keamanan dalam setiap tahapan desain chip, mulai dari pemilihan arsitektur, konfigurasi transistor, hingga validasi rangkaian.

Kedua, memperkuat pengujian terhadap serangan perangkat keras. Pengujian perlu mencakup kemungkinan rekayasa balik, analisis sinyal, dan manipulasi rangkaian. Hasilnya digunakan untuk memperbaiki desain sebelum memasuki tahap produksi.

Ketiga, memanfaatkan perangkat EDA dan pustaka desain yang relevan. Ketersediaan perangkat desain terbuka seperti yang dikembangkan melalui DI-ReDesign dapat membantu perusahaan dan peneliti mempercepat eksplorasi teknologi RFET.

Keempat, membangun kolaborasi industri dan lembaga penelitian. Kerja sama dengan universitas dan lembaga riset memungkinkan perusahaan memperoleh akses terhadap keahlian material, karakterisasi transistor, pengujian keamanan, serta pengembangan arsitektur chip.

Kelima, mempertimbangkan keamanan sepanjang siklus hidup produk. Perlindungan tidak berhenti ketika chip selesai diproduksi. Perusahaan juga perlu memperhatikan integritas rantai pasok, validasi produk, pembaruan sistem, dan pengawasan terhadap potensi manipulasi perangkat keras.

Sebagai contoh, produsen perangkat otomasi industri dapat menerapkan evaluasi keamanan pada chip pengendali sebelum mengintegrasikannya ke dalam sistem produksi. 

Sementara itu, pengembang perangkat AI dapat mengevaluasi penggunaan arsitektur berbasis RFET untuk melihat potensi peningkatan efisiensi dan ketahanan perangkat keras.

Contoh tersebut merupakan rekomendasi penerapan, bukan klaim bahwa seluruh aplikasi tersebut telah dikomersialkan melalui proyek DI-ReDesign.

Pengembangan RFET melalui DI-ReDesign juga memberikan gambaran mengenai arah masa depan industri semikonduktor.

Persaingan industri chip tidak lagi hanya ditentukan oleh ukuran transistor, kecepatan pemrosesan, dan konsumsi daya. Kemampuan melindungi perangkat dari manipulasi fisik dan pencurian informasi juga semakin menentukan nilai strategis sebuah produk.

Ketersediaan perangkat desain terbuka berpotensi memperluas partisipasi perusahaan teknologi, lembaga penelitian, dan pengembang independen dalam mengeksplorasi arsitektur chip generasi baru.

Bagi negara yang sedang membangun kapasitas industri elektronik dan semikonduktor, pendekatan ini dapat menjadi referensi untuk memperkuat riset desain chip, kompetensi rekayasa perangkat keras, dan kolaborasi antara perguruan tinggi dengan industri.

Indonesia, misalnya, dapat mengambil pelajaran dari model kolaborasi DI-ReDesign dengan memperkuat penelitian transistor, pengembangan EDA, pengujian keamanan perangkat keras, serta penguasaan desain sirkuit terintegrasi.

Akan tetapi, adopsi RFET tetap memerlukan pembuktian lebih lanjut terkait kesiapan teknologi, kompatibilitas proses manufaktur, skalabilitas produksi, dan kelayakan ekonominya.

Proyek DI-ReDesign sendiri didanai oleh Kementerian Riset, Teknologi, dan Antariksa Federal Jerman melalui program Design Initiative Microelectronics.

Pengembangan perangkat desain berbasis RFET melalui DI-ReDesign menandai langkah penting dalam upaya memperkuat keamanan perangkat keras sejak tahap perancangan chip.

Kolaborasi GLOBALFOUNDRIES, NaMLab, sejumlah universitas, dan Fraunhofer IMWS menunjukkan bahwa inovasi semikonduktor membutuhkan sinergi antara penguasaan teknologi transistor, perangkat desain, dan pengujian keamanan yang komprehensif.

Kehadiran pustaka desain terbuka dan lingkungan EDA khusus RFET berpotensi mempercepat pengembangan produk elektronik yang lebih efisien, fleksibel, dan tangguh terhadap serangan perangkat keras.

Bagi dunia industri, pesan strategisnya jelas: keamanan bukan lagi sekadar fitur tambahan, melainkan fondasi daya saing teknologi.

Perusahaan yang mampu mengintegrasikan keamanan sejak tahap desain akan memiliki peluang lebih besar membangun produk elektronik yang andal, melindungi informasi pengguna, serta mempertahankan kepercayaan pasar di tengah semakin kompleksnya ancaman digital dan fisik. #SalamSobatmmINDUSTRI

---

This type of article is favored by our readers. Would your company willing to sponsor it? Kindly email us: business@mmindustri.co.id or fill this form

---