Làm giả thành phần: Một tương lai không có hàng giả?

Trong bài viết này của Murray Slovick viết cho TTI Inc, vấn đề cấp bách của bán dẫn tình trạng làm giả được nhấn mạnh, cho thấy nguy cơ toàn cầu đe dọa chuỗi cung ứng điện tử, trầm trọng hơn do tình trạng thiếu chip. Xem xét các giải pháp như Chức năng không thể nhân bản về mặt vật lý, Chấm lượng tử và AI, bài viết đi sâu vào các công nghệ tiên tiến nhằm chống lại mối đe dọa ngày càng tăng này.  

Đối với tất cả những tiến bộ công nghệ cao, ngành công nghiệp bán dẫn rất dễ bị làm giả, gây ra rủi ro ước tính 200 tỷ USD mỗi năm cho chuỗi cung ứng điện tử toàn cầu. Tình trạng thiếu chip toàn cầu khiến nguy cơ này càng lớn hơn. Sự thiếu hụt linh kiện sẽ đẩy người mua tới thị trường chợ đen và làm tăng tầm quan trọng của việc nhận dạng để xác minh quyền sở hữu thiết bị. Hơn nữa, hoạt động buôn bán hàng giả và hàng lậu đã tăng đều đặn kể từ khi đại dịch COVID bắt đầu, trong đó vi điện tử là một lĩnh vực đang gia tăng.

Đã qua rồi cái thời mà linh kiện giả rất dễ bị phát hiện. Các thành phần bây giờ có thể được sao chép một cách chính xác và rất khó để phân biệt chúng với hàng chính hãng. Mặc dù có nhiều kỹ thuật chống hàng giả sẵn có như nhãn RFID và ảnh ba chiều, các thiết bị bán dẫn vẫn có thể bị sao chép. Vì vậy, việc phát triển các phương pháp tiếp cận mới và cải tiến các công nghệ hiện tại là nhu cầu cấp thiết.

Chúng ta hãy xem xét một số phương pháp xác thực sản phẩm được gọi là "không thể phá vỡ" hứa hẹn sẽ khiến việc làm giả trở nên khó khăn hơn nhiều.

Các chức năng không thể nhân bản về mặt vật lý và chấm lượng tử

Mỗi con chip là duy nhất, nhờ những khiếm khuyết vi mô ngẫu nhiên, không thể kiểm soát được trong cấu trúc phân tử của vật liệu được sử dụng để sản xuất con chip. Tính duy nhất này có thể được sử dụng để chứng minh tính xác thực. Các hàm không thể sao chép vật lý (PUF) sử dụng các biến động ngẫu nhiên tự nhiên này. PUF là một thiết bị có các đặc tính vật lý duy nhất và không thể lặp lại, có thể được dịch thành các bit thông tin có thể sử dụng được. PUF sử dụng các đặc tính vật lý ngẫu nhiên để xác thực có lợi thế hơn các giải pháp quang học hiện có, chẳng hạn như ảnh ba chiều, do tính bất đối xứng vốn có trong độ phức tạp trong chế tạo và tái tạo của chúng. Xác thực dựa trên PUF bao gồm một con chip được sản xuất bằng các quy trình ngẫu nhiên về bản chất khiến việc nhân bản gần như không thể thực hiện được. Do hệ thống PUF khó bị sao chép nên phương pháp này có thể đảm bảo mức độ bảo mật rất cao, rất phù hợp cho các ứng dụng chống hàng giả.

Chấm lượng tử (QD) là các hạt nano bán dẫn thể hiện sự phát quang hiệu quả cao trên nhiều màu sắc có thể điều chỉnh được, khiến chúng có hiệu quả trong việc truyền đạt các đặc tính quang học độc đáo. Do đó, các tính năng bảo mật dựa trên QD vốn rất khó tái tạo và có thể được sử dụng để chống hàng giả. Một mảng chấm lượng tử được lắng đọng ngẫu nhiên có thể được gói gọn trong một loại polymer trong suốt, tạo thành một thẻ. Máy tính lượng tử sử dụng ánh sáng thay vì điện tích để lưu trữ và truyền tải thông tin. Theo định luật cơ học lượng tử, một photon có thể cư trú ở hai nơi khác nhau cùng một lúc. Vì vậy, một photon riêng lẻ có thể hoạt động như một bit lượng tử, hay qubit, mang nhiều thông tin hơn một bit nhị phân, bị giới hạn ở giá trị 0 hoặc 1.

Ví dụ: Ubiquitous Quantum Dots, hay UbiQD, một công ty công nghệ nano có trụ sở tại New Mexico và SICPA SA, một công ty Thụy Sĩ. công nghệ công ty chuyên về mực bảo mật, đã mở rộng quan hệ đối tác trong việc phát triển mực bảo mật chống hàng giả dựa trên công nghệ chấm lượng tử của UbiQD. Sự hợp tác này sẽ cho phép phát triển các tính năng quang học tiên tiến và có thể đọc được bằng máy dưới dạng danh mục mực bảo mật.

Đồng thời, các nhà nghiên cứu tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) và các đồng nghiệp của họ đã kết nối các chấm lượng tử vi mạch với các ống dẫn sóng thu nhỏ (mạch có thể dẫn hướng ánh sáng) mà không làm giảm cường độ đáng kể. Mạch lai bao gồm hai thành phần, mỗi thành phần ban đầu được xây dựng trên một con chip riêng biệt. Đầu tiên là thiết bị bán dẫn gallium arsenide được thiết kế và chế tạo tại NIST, nơi chứa các chấm lượng tử và chuyển trực tiếp các photon đơn lẻ mà chúng tạo ra thành thiết bị thứ hai, một ống dẫn sóng silicon nitride tổn thất thấp được phát triển tại UCSB.

Các nhà khoa học, bao gồm các nhà nghiên cứu từ Đại học California, Santa Barbara (UCSB); Viện Công nghệ Massachusetts (MIT); Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc và Đại học São Paulo ở Brazil, đã báo cáo phát hiện của họ vào ngày 11 tháng XNUMX trên tạp chí Nature Communications.

Quantum Base Ltd., tách ra từ Đại học Lancaster, đã phát minh, phát triển và cấp bằng sáng chế cho danh mục thiết bị bảo mật lượng tử cỡ nano được thúc đẩy từ sự phát triển của cả Quang học (OPUF) và điện tử (EPUF) và trình tạo số ngẫu nhiên lượng tử đơn giản (Q-RAND). Hai sản phẩm khác của họ, Q-ID Electronic và Q-ID Optical, đều cho phép xác thực người dùng cuối, gắn thẻ thiết bị chống giả, xác thực thẻ nhận dạng, xác minh dược phẩm và các ứng dụng khác.

AS6081

Tiêu chuẩn AS6081 được tạo ra để đáp ứng với số lượng đáng kể và ngày càng tăng các bộ phận điện tử gian lận/giả mạo xâm nhập vào chuỗi cung ứng hàng không vũ trụ, gây ra rủi ro đáng kể về hiệu suất, độ tin cậy và an toàn. Tiêu chuẩn AS6081 thiết lập các yêu cầu và biện pháp thực hành nhằm giảm thiểu rủi ro mua, nhận và bán các bộ phận gian lận/giả mạo, từ đó mang lại cho khách hàng niềm tin vào chuỗi cung ứng của chính họ. AS6081 là tiêu chuẩn cơ bản trong danh sách của ANAB (Ủy ban Chứng nhận Quốc gia ANSI). ANAB là một tổ chức phi chính phủ cung cấp dịch vụ chứng nhận và đào tạo cho các tổ chức thuộc khu vực công và tư nhân, phục vụ thị trường toàn cầu

Trong nỗ lực tự động hóa các yêu cầu Kiểm tra trực quan bên ngoài và Kiểm tra điện của tiêu chuẩn chống hàng giả AS6081, các công ty như công ty khởi nghiệp Chiplytics có trụ sở tại Albuquerque hứa hẹn sẽ thực hiện nhanh hơn và đánh giá dựa trên dữ liệu nhiều hơn. Công nghệ độc quyền của Chiplytics, Chiplytics One, sàng lọc mọi con chip đi vào các hệ thống quan trọng để chống hàng giả, đảm bảo sự an toàn và tuân thủ của chất bán dẫn trên toàn thế giới, cho phép thương mại và trao đổi hoạt động an toàn trên toàn cầu.

Nó thực hiện điều này thông qua một sản phẩm đảm bảo chất lượng bán dẫn tự động cho bất kỳ chất bán dẫn nào thu thập cả chữ ký điện và hình ảnh duy nhất của mỗi con chip để thực hiện phân tích nhằm xác định xem con chip đó có xác thực và không có lỗi hay không. Đây cũng là nền tảng kiểm tra đầu tiên kết hợp thử nghiệm điện và quang học để xây dựng bộ dữ liệu nhằm phát hiện những khác biệt nhỏ nhằm xác định hàng nhái, hàng giả hoặc chip bị hỏng. Công ty có kế hoạch tận dụng các bộ dữ liệu này và phần mềm độc quyền của họ để giúp các công ty tìm nguồn và kiểm tra chip trước khi đưa vào các hệ thống có độ tin cậy cao, giúp chúng tránh khỏi việc thu hồi tốn kém và tạo dựng niềm tin. Chiplytics thực hiện thử nghiệm không xâm lấn, phát hiện các điểm bất thường bằng cách sử dụng máy học. Sản phẩm sử dụng Phân tích phổ công suất (PSA) để đánh giá rộng rãi tính đồng nhất và xác định các ngoại lệ. Việc thu thập dữ liệu được thực hiện trong vòng mili giây với thiết lập tối thiểu, cho phép phạm vi phủ sóng lớn hơn và thông lượng cao hơn.

Bức xạ Terahertz, có bước sóng nằm giữa bước sóng của vi sóng và ánh sáng khả kiến. Sóng TeraHertz (THz) trong suốt đối với các vật liệu không dẫn điện thường được sử dụng để đóng gói các thiết bị như chip bán dẫn. Tận dụng thực tế này, các nhà nghiên cứu từ Đại học Ajou và Tập đoàn Panoptics của Hàn Quốc đã phát triển một công cụ chụp ảnh thời gian bay ba chiều (3D) nhanh chóng để kiểm tra các chip bán dẫn đóng gói, sử dụng kỹ thuật quang phổ miền thời gian terahertz (THz). Bằng cách sử dụng thông tin về pha, họ có thể phát hiện và xác định các khiếm khuyết trong chip được đóng gói.

Artificial Intelligence (AI)

Thách thức chính trong việc làm giả hàng điện tử là việc tìm ra chúng. Để đạt được mục tiêu đó, công ty khởi nghiệp Cybord của Israel có một giải pháp duy nhất là phần mềm; nó sử dụng phần cứng sẵn có để lấy nguồn hình ảnh của các bộ phận đang được sử dụng từ trên xuống dưới. Những hình ảnh đó được phân tích bằng phần mềm AI sử dụng cơ sở dữ liệu mở rộng, cho phép công ty phát hiện xem một bộ phận nào là giả, hư hỏng, bị ăn mòn, đánh dấu sai hoặc có bất kỳ dấu hiệu bất thường nào khác hay không. Ngay cả khi bộ phận đó hoàn hảo, công ty vẫn ghi lại vị trí đặt mọi bộ phận và PCB hoặc sản phẩm mà nó kết thúc và kiểm tra các bộ phận giả trong quá trình lắp ráp sản phẩm.

Các giải pháp phần mềm của Cybord giám sát các vị trí trên dây chuyền SMT theo thời gian thực và loại bỏ việc sử dụng các linh kiện điện tử không phù hợp trong quá trình lắp ráp sản phẩm, đồng thời trang bị cho các OEM khả năng hiển thị và truy xuất nguồn gốc. Sử dụng trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn, các lỗi thành phần được giải quyết trong quá trình bố trí và trước khi chỉnh lại dòng, đơn giản hóa việc làm lại và cải thiện độ tin cậy của sản phẩm.

AI đã tiến bộ đến mức có thể xác định được những bộ phận giả mạo này. Phần mềm trực quan của Cybord xác minh tính xác thực của từng thành phần thông qua các phép đo, mã ngày, mã lô và lô. Tất nhiên, thách thức là tìm đủ dữ liệu. Cybord tuyên bố đã tổng hợp dữ liệu về hàng tỷ linh kiện điện tử trong cơ sở dữ liệu của mình, phân tích khoảng 250 triệu linh kiện mỗi tháng.

Để khám phá thêm các bài viết như thế này, bấm vào đây.