Современный процессор - это не просто кристалл в пластиковом корпусе. На общей подложке рядом друг с другом размещаются процессор, память и силовые чипы, часто сделанные разными компаниями в разных странах. Соединяют их медные дорожки тоньше человеческого волоса. Тот, кто сможет "прочитать" эти дорожки, узнает, как устроена система, и сможет её скопировать, подделать или незаметно изменить.

Именно такую задачу - увидеть внутреннее устройство, не вскрывая корпус, - решают инженеры по надёжности. С помощью рентгеновской томографии (метод послойного просвечивания) или акустического микроскопа они находят дефекты. Но те же инструменты доступны и злоумышленникам. Особенно уязвимы ускорители для искусственного интеллекта, оборонная электроника и системы критической инфраструктуры: их компоненты проходят через множество рук, и на каждом этапе возможно копирование или вмешательство.

Разработчики уже пытаются запутать злоумышленников: добавляют ложные дорожки, тупиковые перемычки. Однако все эти уловки фиксированы при изготовлении. Если взломщик разгадает схему одной платы, он сможет повторить её для всех копий.

Группа исследователей под руководством Химанандана Редди Коттура из Флоридского университета предложила иной подход. Они создали программную среду SUBSTRATE-CLOAK, которая позволяет менять конфигурацию соединений с помощью ключа. Работа представлена на конференции IEEE Electronic Components and Technology Conference (ECTC) 2026 и опубликована в её трудах.

В подложку встраиваются микромеханические переключатели (MEMS) - крошечные механические контакты, которые физически размыкают и замыкают цепь. При включении устройства микроконтроллер проверяет цифровой сертификат, подтверждающий подлинность, затем извлекает ключ из защищённого хранилища. Если ключ верный, переключатели замыкаются в нужной комбинации, соединяя одни компоненты и оставляя ложные пути разомкнутыми. Без ключа рентгеновский снимок не покажет, какие дорожки реально работают.

Число возможных конфигураций растёт очень быстро. Даже небольшая матрица переключателей (сетка, где каждое пересечение может соединять, поворачивать или оставаться разомкнутым) в простейшем случае даёт 120 вариантов, а при гибкой маршрутизации - более 3000. В одном из проанализированных примеров с четырьмя компонентами число возможных соединений достигло 2 в 119-й степени - перебрать такое невозможно.

Инструмент работает со стандартными файлами проектирования плат. Он читает список соединений (netlist), оценивает, какие из них критичны для безопасности, и выбирает места для переключателей с учётом важности компонента, дополнительной длины дорожек и плотности монтажа. Остальная часть проекта остаётся неизменной. Авторы продемонстрировали работу на платах, спроектированных в KiCad, и подтвердили, что изменённые проекты проходят стандартные проверки.

Важно понимать: SUBSTRATE-CLOAK - это пока только программная среда, проверенная на уровне схемы. Ни одна подложка с MEMS-переключателями ещё не изготовлена. Следующие шаги - физическое проектирование, производство и лабораторные испытания. Кроме того, переключатели добавляют небольшое сопротивление и ёмкость (паразитные параметры), поэтому подход подходит для линий со скоростью примерно до 50 Гбит/с, но не для самых быстрых каналов. Для защищённых вычислений, авионики, датчиков и систем управления инфраструктурой, где доверие важнее пиковой скорости, такой компромисс может быть оправдан.

По словам авторов, главное - смена парадигмы: подложка перестаёт быть пассивным "проводом" и становится активным рубежом защиты. Плата сама превращается в замок, который можно перепрограммировать. И если устройство потеряно, украдено или перепродано, оно не выдаст своих секретов только потому, что кто-то заглянул внутрь.

Источник: Tech Xplore