서지주요정보
Nano-electromechanical switch based on a physical unclonable function for highly robust and stable performance in harsh environments = 열악한 환경에서의 견고하고 안정적인 성능을 위한 나노전자기계 스위치 기반의 물리적 복제 방지 기능
서명 / 저자 Nano-electromechanical switch based on a physical unclonable function for highly robust and stable performance in harsh environments = 열악한 환경에서의 견고하고 안정적인 성능을 위한 나노전자기계 스위치 기반의 물리적 복제 방지 기능 / Kyuman Hwang.
저자명 Hwang, Kyuman ; 황규만
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2018].
Online Access 원문보기 원문인쇄

소장정보

등록번호

8032963

소장위치/청구기호

학술문화관(문화관) 보존서고

MEE 18132

SMS전송

도서상태

이용가능

대출가능

반납예정일

초록정보

A physical unclonable function (PUF) device using a nano-electro mechanical (NEM) switch was demonstrated. The most important feature of the NEM switch based PUF is its use of stiction. Stiction is one of the chronic problems associated with micro- and nano-electro mechanical system (MEMS/NEMS) devices, however, here it was utilized to intentionally implement a PUF for hardware based security. The stiction is caused by capillary and van der Waals forces, producing strong adhesion, which can be utilized to design a highly robust and stable PUF. The probability that stiction will occur on either of two gates in the NEM switch is the same, and consequently the occurrence of the stiction is random and unique, which is critical to its PUF performance. This uniqueness was evaluated by measuring the inter-chip Hamming distance (inter-chip HD) which characterizes how different responses are made when the same challenge is applied. Uni-formity was also evaluated by the proportion of ‘1’ or ‘0’ in the response bit-string. The reliability of the pro-posed PUF device was assessed by stress tests under harsh environments such as high temperature, high dose radiation, and microwaves

미국 연방 수사국 (FBI)에 따르면 사이버 범죄로 인한 재정 손실이 2016년 기준 13억 달러를 넘어 섰으며, 그 수치는 앞으로 더욱 증가할 것으로 예상하였다. 따라서 군대, 기업 및 개인은 여러가지 방식으로 해킹 등 사이버 범죄를 막으려는 노력을 하고 있다. 일반적인 방식으로 소프트웨어(SW) 기반 보안 솔루션이 있지만, 이는 자주 업데이트를 해줘야 하며 많은 양의 전력이 필요하다는 단점이 있다. 따라서 전문가들은 소프트웨어(SW) 기반 보안 솔루션이 가진 구조적 문제를 해결하고 IoT 기기에도 쉽게 적용 가능한 하드웨어(HW) 기반 보안 기술을 제안하였다. 이 중 대표적 기술은 Physical Unclonable Function (PUF, 물리적 복제 방지)으로 하드웨어 제조 과정에서 발생하는 임의의 물리적 변형을 통해 복사와 복제가 불가능한 고유한 구조를 생성시켜 이를 cryptographic key로 활용하는 방법이다. 하지만, 기존 PUF 기술들은 주변 환경에 의해 성능이 열화 되어, 보안 기술이 반드시 필요하지만 열악한 환경에 처해지기 쉬운 군사 또는 우주산업에 활용되기 어렵다는 단점이 존재한다. 따라서 이러한 단점을 극복할 수 있는 nano-electro mechanical switch 기반 PUF (NEM-PUF)를 제작하였다. 제작 및 구현 방식은 다음과 같다. Double-gate fin field-effect transistor (FinFET)과 유사한 구조를 만든 후 양쪽 gate와 silicon nanowire (SiNW) 사이에 존재하던 oxide 희생 막을 wet etch로 제거 한 후 rinse 및 자연 건조를 시킨다. 이때 수 십 나노미터의 간격을 가진 nanowire와 gate 사이에 강한 capillary force가 작용하여 nanowire와 gate가 서로 달라 붙게 되는 stiction 현상이 나타나게 된다. 양 쪽의 gate 중 어느 쪽에서 stiction 현상이 발생하는가에 따라 current path가 서로 달라지게 되어 이를 통해 data ‘0’ 이나 ‘1’로 구분을 해줄 수 있다. 또한 여러 개의 nano-electro mechanical switch를 array로 구성하여 수백 bit의 logical bit map으로 표현된 cryptographic key를 제작하였다. NEM-PUF 제작 과정에서 nanowire와 양 쪽 gate간의 간격을 동일하게 설계하였으며, 양쪽으로 유사한 capillary force가 작용하여 동일한 확률의 stiction이 발생할 수 있도록 하였다. 이를 통해 NEM-PUF는 PUF의 중요한 특성인 randomness, uniformity를 갖을 수 있게 된다. Stiction이 발생한 후에는 silicon nanowire와 gate 사이에 강력한 van der Waals force가 형성되어 고온, 방사선, microwave등 외부의 다양한 stress에서도 nanowire 상태 변화 및 정보 손실 없이 PUF 특성을 유지할 수 있게 해준다. 이는 기존 PUF와 비교해 월등한 내구성 및 신뢰성을 갖기에 극단적인 환경에 노출이 되기 쉬운 군사 또는 우주 산업에 보안 모듈로써 활용 될 수 있을 것이다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MEE 18132
형태사항 iii, 26 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 황규만
지도교수의 영문표기 : Yang Kyu Choi
지도교수의 한글표기 : 최양규
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 전기및전자공학부,
서지주기 References : p. 20-22
주제 physical unclonable function(PUF)
stiction
silicon nanowire
NEM switch
MEMS
security
물리적 복제 방지
나노전자기계스위치
스틱션
보안 모듈
QR CODE qr code