Systèmes laser Injection de défauts

L'injection de défauts par laser (LFI) est une technique de test de sécurité matérielle qui utilise des impulsions laser hautement contrôlées pour perturber temporairement le fonctionnement d'un dispositif à semi-conducteurs. En ciblant des zones spécifiques d'une puce lors d'opérations critiques pour la sécurité, les ingénieurs peuvent induire des défauts et observer la manière dont le dispositif réagit. Cela permet d'identifier les vulnérabilités, de valider les contre-mesures et d'évaluer la résistance face à des attaques par défauts en conditions réelles.

Ces trois techniques introduisent toutes des défauts, mais elles diffèrent quant à la manière dont ces défauts sont générés.

• L'injection d'un défaut de tension perturbe l'alimentation électrique de l'appareil.
• L'injection électromagnétique de défauts (EMFI) consiste à provoquer des défauts à l'aide d'impulsions électromagnétiques.
• L'injection de défauts par laser utilise l'énergie laser focalisée pour cibler une zone spécifique du silicium.

Comme un laser peut être focalisé sur des zones extrêmement petites d'une puce, il offre souvent une plus grande précision spatiale que d'autres techniques d'injection de défauts.

L'injection de défauts par laser est couramment utilisée pour étudier :

• Vulnérabilités cryptographiques
• Vulnérabilités du démarrage sécurisé
• Contournement de l'authentification
• Problèmes liés à la corruption de la mémoire
• Efficacité des contre-mesures
• Résistance aux attaques par défaut

Cette technique s'avère particulièrement utile pour comprendre le comportement de certaines parties d'un circuit en cas de défaillance.

En règle générale, oui. Pour l'injection de défauts par laser, il est généralement nécessaire d'ouvrir le boîtier de la puce (décapsulage) afin que le laser dispose d'un trajet optique dégagé vers le silicium. En fonction de l'architecture du dispositif et des objectifs d'évaluation, les attaques peuvent être menées soit depuis la face avant, soit depuis la face arrière de la puce.

Une attaque par la face avant vise la surface supérieure de la puce semi-conductrice, où les couches métalliques et les circuits sont accessibles.

Une attaque par la face arrière vise la puce à travers le substrat en silicium depuis l'arrière de la puce. Les approches par la face arrière sont souvent utilisées lorsque les couches métalliques situées sur la face avant empêchent l'accès aux circuits critiques pour la sécurité.

La méthode la plus appropriée dépend de la technologie des semi-conducteurs et de l'objectif de l'évaluation.

Les différentes longueurs d'onde interagissent différemment avec les matériaux semi-conducteurs et les structures des dispositifs.

Le choix d'une longueur d'onde adaptée peut contribuer à optimiser :

• Profondeur de pénétration du silicium
• Visibilité de la cible
• Précision d'attaque
• Efficacité en cas de défaillance

Selon les technologies de semi-conducteurs, les types de boîtiers et les objectifs d'évaluation, différentes longueurs d'onde peuvent être nécessaires pour obtenir les résultats souhaités en matière d'injection de défauts.

Un système d'injection de défauts à double laser permet de contrôler deux sources laser indépendantes au sein d'un même dispositif d'évaluation. Les ingénieurs en sécurité peuvent ainsi simuler des scénarios d'attaque avancés pouvant nécessiter plusieurs événements de défaut à différents emplacements ou à différents moments.

Certains dispositifs modernes intègrent des contre-mesures sophistiquées qui peuvent ne pas être affectées par un seul événement de défaillance. Une configuration à double laser permet de réaliser des évaluations plus poussées en permettant d'introduire des défaillances simultanément ou séquentiellement à différents endroits du dispositif.

Les puces modernes regroupent de nombreux blocs fonctionnels très proches les uns des autres, et de nombreuses contre-mesures sont conçues pour détecter des perturbations étendues (comme une fluctuation de tension affectant l'ensemble de la puce), mais peuvent ne pas détecter un défaut très localisé. Un ciblage précis permet aux évaluateurs de vérifier si un élément spécifique de la logique protégée peut être perturbé individuellement, selon la même technique qu'utiliserait un attaquant sophistiqué.

Oui. Les systèmes laser Keysight s'intègrent au logiciel Inspector pour prendre en charge l'automatisation des tests, la gestion des campagnes, l'analyse des défaillances et les évaluations de sécurité reproductibles. Inspector permet de contrôler le positionnement du laser, de coordonner les workflows d'attaque, d'automatiser les séquences de test et de gérer les résultats d'évaluation, aidant ainsi les équipes de sécurité à mener des campagnes d'injection de défaillances plus efficaces et reproductibles.

Bien que l'injection de défauts par laser soit l'une des techniques d'injection de défauts les plus avancées qui soient, les systèmes laser modernes et les logiciels d'automatisation la rendent de plus en plus accessible aux laboratoires d'évaluation, aux entreprises de semi-conducteurs, aux organismes de certification et aux équipes chargées de la sécurité des produits. Les organisations commencent souvent par des évaluations ciblées des vulnérabilités, puis passent à des scénarios d'attaque plus avancés à mesure que leurs besoins en matière de tests de sécurité évoluent.