検知、保存、計算、保護を1つの低電力プラットフォームで実現するスマートチップ(Smart chip senses, stores, computes and secures data in one low-power platform)

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2022-07-19 ペンシルベニア州立大学(PennState)

研究チームは、エネルギー消費を抑えながらセキュリティ層を追加するスマートなハードウェア・プラットフォーム(チップ)を開発しました。
クラウド暗号化は、データを暗号に変換して不正アクセスを防ぐ、現在のセキュリティのモードです。しかし、実際には、クラウド暗号化はデータ漏洩に弱く、敵対者の頻繁な標的になっている、
ソフトウェアベースのセキュリティモジュールは強力ですが、多くの課題があります。セキュリティの限界を克服するために、二次元材料を使用した暗号プラットフォームを開発しました。
研究者らは、2次元材料、特に厚さ1ナノメートル以下の二硫化モリブデン(MoS2)に着目し、低消費電力の暗号化チップを作製することにした。
このチップには320個のMoS2トランジスタが使われており、それぞれがセンシングユニット、ストレージユニット、データを暗号化するコンピューティングユニットを備えている。研究者は、暗号化プロセスの強度をテストするために、機械学習アルゴリズムを使用し、出力パターンを研究し、入力情報を予測することができました。

<関連情報>

2次元メモリトランジスタに基づく、オールインワン、バイオインスパイアード、ニアセンサセキュリティ用低消費電力暗号エンジン All-in-one, bio-inspired, and low-power crypto engines for near-sensor security based on two-dimensional memtransistors

Akhil Dodda,,Nicholas Trainor,,Joan. M. Redwing & Saptarshi Das
Nature Communications. Published:23 June 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-022-31148-z

Abstract

In the emerging era of the internet of things (IoT), ubiquitous sensors continuously collect, consume, store, and communicate a huge volume of information which is becoming increasingly vulnerable to theft and misuse. Modern software cryptosystems require extensive computational infrastructure for implementing ciphering algorithms, making them difficult to be adopted by IoT edge sensors that operate with limited hardware resources and at low energy budgets. Here we propose and experimentally demonstrate an “all-in-one” 8 × 8 array of robust, low-power, and bio-inspired crypto engines monolithically integrated with IoT edge sensors based on two-dimensional (2D) memtransistors. Each engine comprises five 2D memtransistors to accomplish sensing and encoding functionalities. The ciphered information is shown to be secure from an eavesdropper with finite resources and access to deep neural networks. Our hardware platform consists of a total of 320 fully integrated monolayer MoS2-based memtransistors and consumes energy in the range of hundreds of picojoules and offers near-sensor security.

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