Falsificaciones de componentes: ¿Estamos cerca de acabar con ellas?
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(Imagen: Gorodenkoff/Stock.adobe.com)
De Murray Slovick para TTI, Inc.
Publicado el 9 de febrero de 2023
A pesar de los grandes avances realizados en tecnología de última generación, la industria de los semiconductores se ha visto extremadamente afectada por las falsificaciones, que suponen un riesgo para la cadena global de suministro de productos electrónicos de unos 200 000 millones de dólares al año. Por su parte, la escasez mundial de chips agrava aún más este riesgo, la falta de componentes empuja a los consumidores hacia el mercado gris y pone de relieve la importancia de la identificación para verificar la propiedad de un dispositivo. De hecho, el comercio de productos falsificados y piratas ha experimentado un crecimiento constante desde que comenzara la pandemia de COVID, siendo la microelectrónica uno de los sectores en alza.
Detectar un componente falso ya no es tan sencillo como antes. Ahora, este tipo de elementos se puede clonar con una precisión extremada, haciendo que resulte dificilísimo distinguirlos del artículo original. A pesar de las numerosas técnicas antifalsificación existentes, como las etiquetas holográficas y RFID, los semiconductores se pueden copiar, por lo que es de vital importancia desarrollar nuevos enfoques y mejorar las tecnologías actuales.
A continuación, vamos a analizar algunas de las metodologías de autenticación de productos denominadas «inviolables», que prometen ponérselo más difícil a los falsificadores.
Funciones físicas no clonables y puntos cuánticos
Cada chip es único gracias a las imperfecciones microscópicas aleatorias e incontrolables de la estructura molecular del material empleado para producirlos. Esta singularidad puede usarse para demostrar su autenticidad. Las funciones físicas no clonables (PUF, por sus siglas en inglés) aprovechan estas fluctuaciones naturales aleatorias. Un PUF es un dispositivo con unas propiedades físicas únicas y no repetibles que pueden traducirse en bits de información aprovechables. Los PUF que usan características físicas aleatorias a efectos de autenticación presentan ventajas frente a otras soluciones ópticas (como las etiquetas holográficas), debido a la inherente simetría en su fabricación y a la complejidad de reproducción. La autenticación basada en PUF requiere un chip fabricado mediante procesos intrínsecamente aleatorios, que hacen que la clonación sea casi imposible. Habida cuenta de que el sistema PUF es muy difícil de duplicar, este método puede garantizar un alto grado de seguridad y hace que sea especialmente adecuado para aplicaciones antifalsificación.
Los puntos cuánticos (QD, por sus siglas en inglés) son nanopartículas de semiconductores que presentan una fotoluminiscencia altamente eficaz en una amplia variedad de colores regulables, lo cual hace que sean idóneos para conferir propiedades ópticas únicas. De este modo, las características de seguridad basadas en QD son muy difíciles de reproducir y pueden usarse para evitar las falsificaciones. Un conjunto de puntos cuánticos colocados de forma aleatoria puede encapsularse en un polímero transparente para crear una etiqueta. La computación cuántica usa la luz en lugar de las cargas eléctricas para almacenar y transportar información. Siguiendo las leyes de la mecánica cuántica, un solo fotón puede residir en dos lugares diferentes al mismo tiempo. Así, un fotón puede actuar como bit cuántico (o cúbit) que transporta mucha más información que un bit binario, el cual está limitado a un valor de 0 o 1.
A modo de ejemplo, Ubiquitous Quantum Dots (o UbiQD) una empresa de nanotecnología con sede en Nuevo México, y SICPA SA, una empresa tecnológica suiza especializada en tintas de seguridad, han reforzado su colaboración en el desarrollo de tintas de seguridad antifalsificación basadas en la tecnología de puntos cuánticos de UbiQD. Esta asociación permitirá desarrollar funcionalidades ópticas y legibles por máquinas de última generación en forma de diferentes tintas de seguridad.
Al mismo tiempo, investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés) y sus compañeros han conectado puntos cuánticos de microchips con miniguías de onda (circuitos que pueden guiar la luz) sin una pérdida significativa de intensidad. El circuito híbrido consta de dos componentes, cada uno de ellos construido inicialmente en un chip separado. El primero es un semiconductor de arseniuro de galio, diseñado y fabricado en el NIST, que alberga los puntos cuánticos y canaliza directamente los fotones individuales que genera a un segundo dispositivo, una guía de onda de nitruro de silicio de baja pérdida, desarrollada en la UCSB.
Los científicos implicados, entre los que se incluyen investigadores de la Universidad de California, Santa Bárbara (UCSB), el Instituto de Tecnología de Massachussets (MIT), el Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea y la Universidad de São Paulo de Brasil, publicaron sus hallazgos el 11 de diciembre en Nature Communications.
Quantum Base Ltd., escisión de la Universidad de Lancaster, ha inventado, desarrollado y patentado una serie de dispositivos de seguridad cuántica a nanoescala, derivados del desarrollo de versiones ópticas (OPUF) y electrónicas (EPUF), y un generador cuántico simple de números aleatorios (Q-RAND). Sus otros dos productos, Q-ID Electronic y Q-ID Optical permiten la autenticación del usuario final, la etiquetación antifalsificación de dispositivos, la autenticación de tarjetas de identidad, la verificación de fármacos y otras aplicaciones.
AS6081
La norma AS6081 se desarrolló en respuesta a un aumento significativo del volumen de piezas electrónicas falsificadas o fraudulentas que entraban en la cadena de suministro aeroespacial, planteando riesgos significativos para el rendimiento, la fiabilidad y la seguridad. La norma AS6081 establece requisitos y prácticas para mitigar el riesgo de comprar, recibir y vender piezas falsas, ofreciendo así confianza a los clientes en su propia cadena de suministro. La AS6081 es una norma básica de la lista del ANAB (Consejo Nacional de Acreditación del Instituto Estadounidense de Normas Nacionales). El ANAB es una organización no gubernamental que ofrece servicios de acreditación y formación a entidades públicas y privadas de todo el mundo.
En un esfuerzo por automatizar los requisitos de inspección visual externa y de pruebas eléctricas de la norma AS6081, relativa a la prevención de falsificaciones, empresas como la startup Chiplytics, con sede en Albuquerque, prometen entregas más rápidas y evaluaciones basadas en un mayor número de datos. La tecnología exclusiva de Chiplytics, Chiplytics One, examina cada chip que se introduce en sistemas críticos para combatir las falsificaciones, garantizando así la seguridad y la conformidad de los semiconductores a escala global. Esto permite, a su vez, que el comercio y los intercambios se desarrollen de forma segura en todo el planeta.
Esto se consigue gracias a un producto automatizado de control de calidad de semiconductores, que sirve para cualquier semiconductor y que recaba tanto una firma eléctrica única como una imagen de cada chip para realizar un análisis y determinar si un chip es auténtico y está exento de errores. Se trata, además, de la primera plataforma de inspección que combina pruebas eléctricas y ópticas para crear conjuntos de datos, a fin de detectar pequeñas diferencias y así identificar clones, falsificaciones o chips dañados. La empresa planea aprovechar estos conjuntos de datos y su software exclusivo para ayudar a las empresas a abastecerse de chips y probarlos antes de introducirlos en sistemas de alta fiabilidad, haciendo que eviten así costosas retiradas y que generen una mayor confianza entre sus clientes. Chiplytics realiza las pruebas de forma no invasiva, detectando anomalías mediante el aprendizaje automático. El producto emplea el análisis del espectro de potencia para evaluar profundamente la homogeneidad e identificar los valores atípicos.
La radiación de terahercios, cuyas longitudes de onda se sitúan entre las de las microondas y la luz visible, son transparentes a los materiales no conductivos que se usan habitualmente para encapsular dispositivos como los chips semiconductores. Partiendo de esa base, investigadores de la Universidad Ajou, en Corea, y Panoptics Corp. desarrollaron una herramienta rápida de obtención de imágenes TOF tridimensionales para la inspección de chips semiconductores encapsulados usando técnicas de espectroscopia de cálculo temporal con terahercios (THz). Al utilizar también la información de fase, permite detectar e identificar defectos en los chips encapsulados.
Inteligencia Artificial (IA)
El principal desafío que se presenta a la hora de combatir las falsificaciones de productos electrónicos es encontrarlas. Para ello, la startup israelí Cybord ha desarrollado una solución que solo emplea software, puesto que hace uso del hardware existente para obtener imágenes de las piezas empleadas, tanto desde arriba como desde abajo. A continuación, estas piezas son analizadas por un software de IA, respaldado por una extensa base de datos, lo que permite a la empresa detectar si una pieza es falsa o está dañada, corroída, mal marcada o contiene alguna otra anomalía. Además, incluso cuando la pieza es perfecta, la empresa registra dónde se coloca cada pieza dentro del PCB o en qué producto termina y comprueba que no se utilicen falsificaciones durante el ensamblaje del producto.
Las soluciones de software de Cybord controlan las colocaciones en líneas SMT en tiempo real y eliminan el uso de componentes electrónicos defectuosos durante el ensamblaje del producto, ofreciendo a la vez a los fabricantes de equipos originales visibilidad y trazabilidad. Gracias a la inteligencia artificial y al big data, los posibles defectos de los componentes se solucionan durante la colocación y antes de la refusión, lo que simplifica las repeticiones y mejora la fiabilidad del producto.
La IA ha avanzado enormemente, hasta el punto de poder identificar estas piezas falsas. El software de visualización de Cybord verifica la autenticidad de cada componente gracias a sus mediciones, código de fecha, código de lote y remesa. Por supuesto, lo difícil es contar con datos suficientes. En este sentido, Cybord afirma disponer de datos de miles de millones de piezas electrónicas y analizar unos 250 millones de componentes al mes.
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