Velektronik | Plattform für vertrauenswürdige Elektronik

Projektstart:	03.2021
Förderung:	BMBF
Projektpartner:	12

Datenschutz, Vertrauen und Sicherheit haben in Deutschland und Europa Tradition und einen besonderen Stellenwert. Es überrascht also nicht, dass Deutschland auch in der Ausgestaltung zuverlässiger und sicherer Elektronik eine Vorreiterrolle einnimmt. Diesen Vorsprung gilt es zu halten und weiter auszubauen. Nur mit Hilfe eines konsequenten Austauschs zwischen Politik, Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft können wir aktuelle Entwicklungen erkennen und die Agenda für eine zukunftsweisende und zuverlässige Elektronik aktiv gestalten.

Als Schlüsseltechnologie der Digitalisierung und Kern jedes digitalen Systems muss Mikroelektronik unzähligen Anforderungen entsprechen. Der zuverlässige Einsatz elektronischer Bauteile gewährleistet nicht nur die Sicherheit unserer Daten und die Möglichkeit uneingeschränkter Kommunikation, sondern kann in Form von Bauteilen für selbstfahrende Autos beispielsweise über Leben und Tod entscheiden.

Im Rahmen der Förderrichtlinie für Vertrauenswürdige Elektronik (ZEUS) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) sollen neuartige Methoden, Lösungen und Prozesse erforscht und entwickelt werden, die Elektronik rundum vertrauenswürdig machen. Dabei liegt der Fokus auf drei ineinander verschränkten Themen: dem Design, der Fertigung sowie der Analyse der Elektronik unter Beachtung der gesamten Wertschöpfungskette.

Eine besondere Rolle nimmt dabei das FMD-Projekt »Velektronik« ein, das eine Vernetzungsplattform als Schnittstelle zwischen Forschung und Industrie aufbaut und verstetigt.

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Die angestrebte Plattform wird sich auf die technologische Übersicht, Beiträge zur notwendigen Standardisierung, das Netzwerk von Forschung und Wirtschaft sowie das letztendliche Know-how konzentrieren, um dem zunehmenden Bedarf nach höherer Vertrauenswürdigkeit in der Elektronik mit konkreten Antworten und Lösungskonzepten zu begegnen. Daran arbeiten die Kooperationspartner aus Fraunhofer-Gesellschaft und Leibniz-Gemeinschaft in der FMD zusammen mit dem edacentrum. Erforscht werden beispielsweise Entwurfsmethoden, Analyseverfahren und Ansätze für besonders vertrauenswürdige Fertigungsverfahren für die Kleinserie.

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Die im Rahmen des »Velektronik«-Projekts entstandene Vernetzungsplattform bietet den idealen Rahmen und Raum für:

Die Sammlung und Erstellung von aktuellem Datenmaterial als Grundlage für den steten Dialog zwischen Politik, Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft.
Den intensiven Wissenstransfer mit der Industrie.
Die Vernetzung der »ZEUS«-Projekte und weiterer Initiativen im Bereich vertrauenswürdiger Elektronik.
Veranstaltungen und Workshops für den weiteren Dialog und intensivierte Kooperation.
Die Bildung einer breiten, internationalen Community mit gemeinsamen Werten und Standards.

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Doch wann ist Elektronik wirklich vertrauenswüdig?

Erst, wenn sie den Erwartungen an die Funktionalität entspricht und gleichzeitig keine Hintertüren oder Schwachstellen für Angreifer und Manipulationen offenlässt.

Forschungsvorhaben »Vertrauenswürdige Elektronik (ZEUS)«

Neben dem Plattformprojekt »VE-Velektronik« fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen von »ZEUS« noch 14 weitere Verbundforschungsprojekte zur Entwicklung innovativer mikroelektronischer Systeme mit einem hohen Maß an Vertrauenswürdigkeit. Verschiedene FMD-Institute sind an acht dieser Projekte beteiligt und forschen in den Bereichen Design und Fertigung bis hin zur Analyse vertrauenswürdiger Mikroelektronik.
Mit der Leitinitiative »Vertrauenswürdige Elektronik« fördert die Bundesregierung Innovation in der Mikroelektronik und stärkt die technologische Souveränität in Deutschland und Europa. Die enge Verknüpfung zwischen den »ZEUS«-Projekten ermöglicht es, die Forschungsergebnisse direkt in die Praxis zu übersetzen und so einen umfassenden Mehrwert für den Forschungs- und Industriestandort Deutschland zu schaffen.

ZEUS-Projekte mit FMD-Beteiligung im Überblick

VE-DIVA-IC

Neuartige Designmethoden für vertrauenswürdige Elektronikschaltungen

Im Projekt »VE-DIVA-IC« arbeitet das FMD-Institut Fraunhofer IMS sowie das Fraunhofer AISEC mit weiteren Partnern daran, den Schutz von Integrität und Identität elektronischer Bauteile in den Bereichen Mobilität und Automatisierungstechnik zu stärken. Durch einen zusätzlichen Schritt beim Entwurf von integrierten Schaltungen können so elektronische Komponenten, etwa in Fahrzeugen, vertrauenswürdig abgesichert werden.

VE-REWAL

Vertrauenswürdige Sensorsysteme im Automobilbereich

Um Sensorsysteme im Automobilbereich für den Endanwender vertrauenswürdiger zu gestalten, entwickeln im Projekt »VE-REWAL« die in der FMD kooperierenden Institute Fraunhofer IZM und Fraunhofer FHR mit weitere Partnern neuartige Methoden, mit denen sowohl die Funktionsweise als auch das Layout der Gesamtsysteme gegenüber Dritten verschleiert und so für Angreifer wertlos gemacht werden. Dies gelingt mit sogenannten Chiplets, die – im Gegensatz zum monolithischen Chip – mehrere, leichter zu produzierende Teile eines Halbleiterbausteins miteinander verbinden.

VE-TRUST-E

Vertrauenswürdige Sensorsysteme für mobile und industrielle Anwendungen

Die Entwicklung von Sensoren mit eingebetteter künstlicher Intelligenz ist das übergeordnete Ziel des Projekts »VE-TRUST-E«. Mit Hilfe dieser Sensoren kann die automatisierte und vertrauenswürdige Situationsbewertung auf Grundlage von Sensordaten verbessert werden. Zudem soll durch die Nutzung von KI direkt am Sensor die Last in der Datenübertragung sowie das Manipulationspotenzial verringert werden. Die in der FMD kooperierenden Institute Fraunhofer IIS und Fraunhofer ENAS sind Projektbeteiligte.

VE-VIDES

Fingerabdruck für Elektroniksysteme

Ein Fingerabdruck, mit dem einzelne Elektronikkomponenten eindeutig identifiziert und überwacht werden können – im Projekt »VE-VIDES« wird genau daran geforscht. So soll ein ganzheitliches Sicherheitskonzept für Elektroniksysteme entstehen, das gegen Angriffe und Manipulationen von Dritten schützt. Die Ergebnisse können beispielsweise in Medizin- und Kommunikationstechnik sowie Luft- und Raumfahrt Anwendung finden. Das Institut Fraunhofer IIS ist einer der Projektpartner.

VE-SAFE

Innovative Multi-Sensorik zur Verhinderung von Angriffen

Ob im Bankwesen, bei der internen Weitergabe von Firmeninformationen oder bei der privaten Kommunikation – geheime Daten werden über elektronische Kanäle übertragen. Damit elektronische Geräte Angriffe selbst bemerken und abwehren können, soll im Projekt »VE-SAFE« ein neues Sicherheitskonzept entwickelt werden, das über einen Multisensor Manipulationsversuche detektiert und Maßnahmen zur Sicherung des Gesamtsystems ergreift. Das in der FMD kooperierende Institut Fraunhofer IZM ist dabei für die Entwicklung, Fertigung und Validierung der Sensoren verantwortlich.

VE-SILHOUETTE

Silicon Photonics für vertrauenswürdige Elektronik-Bauelemente und mehr Abhörsicherheit

Im Projekt »VE-SILHOUETTE« soll eine Plattform geschaffen werden, die photonische Elemente mit elektronischen vereint und standardisiert. Ziel des Projekts ist es, elektrische Signale in optische umzuwandeln, da diese schwerer manipulierbar und dadurch deutlich abhörsicherer sind. Damit eignen sie sich ideal zur Übermittlung sicherheitskritischer Informationen. Die in der FMD kooperierenden Institute Fraunhofer IPMS, Fraunhofer HHI sowie Fraunhofer IZM forschen hier gemeinsam mit weiteren Partnern.

VE-FIDES

Know-how-Schutz und Identifizierbarkeit von Elektronikkomponenten für vertrauenswürdige Produktionsketten

Wie lassen sich Elektronikkomponenten entlang der Produktionskette zurückverfolgen und auf Echtheit überprüfen? Im Projekt »VE-FIDES«, an dem das Fraunhofer AISEC beteiligt ist, werden geeignete Wege entwickelt, um mit Hilfe digitaler Echtheitsmerkmale den Komponenten eine eindeutige digitale Identität zu ermöglichen. Dies hilft beispielsweise bei der Entwicklung von internationalen Standards und der Überprüfung der Echtheit von Produkten.

Weitere Artikel zum Thema vertrauenswürdige Elektronik finden Sie in unserer zweiten FMD.impuls-Ausgabe: Zuverlässig – Vertrauenswürdige Elektronik als Garant sicherer Wertschöpfungs- und Lieferketten

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Velektronik auf einen Blick
Projektlaufzeit	März 2021 – August 2024 (nach Verlängerung um sechs Monate)
Projektpartner	Fraunhofer AISEC, Fraunhofer EMFT, Fraunhofer ENAS, Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), Fraunhofer IAF, Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik IHP, Fraunhofer IIS, Fraunhofer IMS, Fraunhofer IMWS, Fraunhofer IPMS, Fraunhofer IZM, edacentrum GmbH
Projektziele	Ziel ist es, eine Plattform für vertrauenswürdige Elektronik zu schaffen, die technologische Souveränität über vertrauenswürdige Elektronik für die Industrie zu stärken und die Versorgung von Unternehmen mit vertrauenswürdiger Elektronik, speziell für Kleinserien, zu gewährleisten.
Anwendungsfelder	autonomes Fahren Medizintechnik nachhaltige Energieversorgung Industrie 4.0
Förderung	Dieses Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.