Các kỹ sư MIT vừa phát triển một phương pháp chế tạo đặc biệt, cho phép tạo ra cặp PUF song sinh trên hai chip, giúp chúng có thể xác thực trực tiếp lẫn nhau mà không cần lưu trữ dữ liệu bí mật trên máy chủ bên ngoài.

Điểm đột phá

• Thay vì phải lưu thông tin nhận dạng chip trên máy chủ – vốn tiềm ẩn rủi ro bảo mật – phương pháp mới cho phép bí mật nằm trọn trong silicon.
• Trong quá trình chế tạo, chip được “chia đôi” theo cách đặc biệt để mỗi nửa mang cùng một dấu vân tay độc nhất.
• Hai chip này có thể xác thực trực tiếp, loại bỏ nhu cầu trung gian.

Ứng dụng tiềm năng là trong các hệ thống điện tử tiêu thụ năng lượng thấp, ví dụ như viên thuốc cảm biến y tế và miếng dán theo dõi đi kèm. Nhờ cặp dấu vân tay song sinh, chúng có thể giao tiếp an toàn mà không cần thiết bị trung gian.

Cách tạo “dấu vân tay song sinh”

• Các nhà nghiên cứu sử dụng kỹ thuật gate oxide breakdown: chiếu ánh sáng LED giá rẻ để tạo ra trạng thái hỏng vi mô ở transistor.
• Do biến thiên sản xuất, mỗi transistor có thời điểm hỏng khác nhau, tạo nên đặc trưng PUF.
• Bằng cách bố trí transistor ở mép hai chip trước khi tách, rồi kết nối bằng lớp kim loại, họ tạo ra cặp transistor có trạng thái hỏng tương quan.
• Sau khi chiếu LED, hai chip tách ra vẫn giữ chung một PUF.

Kết quả thử nghiệm cho thấy độ khớp của cặp PUF đạt hơn 98%, đảm bảo khóa bảo mật được tạo ra nhất quán và đáng tin cậy.

Ý nghĩa và triển vọng

• Phương pháp này tương thích với quy trình CMOS chuẩn, không cần vật liệu đặc biệt, dễ mở rộng quy mô.
• Tính bảo mật được nâng cao vì dữ liệu ngẫu nhiên được chuyển thành khóa số ngay trong chip.
• Theo giáo sư Anantha Chandrakasan, nhu cầu bảo mật ở tầng vật lý cho các thiết bị biên (edge devices) ngày càng tăng, đặc biệt trong y tế. Cặp PUF song sinh giúp truyền thông an toàn, tiết kiệm năng lượng và giảm gánh nặng giao thức.

MIT kỳ vọng đây sẽ là bước khởi đầu cho những tiến bộ mới trong thiết kế phần cứng bảo mật, mở ra hướng đi cho các hệ thống điện tử thông minh và an toàn hơn.