Интегральная схема

Интегральная схема

Интегральные схемы, также известные как микрочипы или ИС, являются основой современных электронных устройств. Это миниатюрные электронные схемы, содержащие большое количество взаимосвязанных электронных компонентов, таких как транзисторы, резисторы и конденсаторы, нанесенные на небольшой полупроводниковый материал, обычно кремний. Эти ИС используются почти во всех электронных устройствах, включая компьютеры, смартфоны, медицинские устройства и многое другое.

Как работают интегральные схемы

Интегральные схемы обеспечивают сложную функциональность, интегрируя множество электронных компонентов на небольшой физической площади, что делает их ключевыми в развитии технологий. Процесс создания интегральных схем включает несколько этапов:

1. Проектирование: Проектирование ИС включает в себя создание чертежа или схемы желаемой схемы. Для проектирования и моделирования поведения схемы до ее физической реализации используется программное обеспечение автоматизации проектирования электронных систем (EDA).
2. Производство: Процесс производства включает создание схемы на полупроводниковой пластине, обычно из кремния. Это выполняется с помощью таких технологий, как фотолитография, где светочувствительный материал подвергается воздействию света, перенося шаблон схемы на пластину.
3. Травление и наслоение: Открытые области пластины выборочно вытравливаются, оставляя желаемый рисунок. Несколько слоев различных материалов, таких как диоксид кремния и металл, последовательно наносятся и вытравливаются для создания различных компонентов и их соединения.
4. Упаковка: После изготовления схема упаковывается в защитный корпус для предотвращения повреждений и обеспечения электрических соединений с внешним миром. Эта упаковка может быть различных типов, таких как корпуса с двумя рядами выводов (DIP), корпуса малых интегральных схем (SOIC) или корпуса с шариковыми выводами (BGA).
5. Тестирование: Перед вводом в эксплуатацию интегральные схемы проходят обширное тестирование для обеспечения функциональности и качества. Это тестирование включает проверку электрических характеристик, производительности и надежности ИС.

Миниатюризация и сложность интегральных схем значительно способствовали развитию технологий, позволяя создавать более компактные, мощные и энергоэффективные электронные устройства.

Советы по предотвращению

Хотя сами интегральные схемы напрямую не связаны с угрозами кибербезопасности, их широкое использование делает их уязвимыми для подделки или вредоносного вмешательства. Чтобы снизить риски, связанные с компрометацией интегральных схем, вот некоторые советы по предотвращению:

• Покупка компонентов у надежных производителей: Важно приобретать интегральные схемы у проверенных и надежных производителей или авторизованных дистрибьюторов, чтобы уменьшить риск получения поддельных ИС. Поддельные ИС могут иметь нарушенную функциональность и представлять угрозу безопасности.
• Реализация практик безопасности цепочки поставок: Реализация практик безопасности цепочки поставок может помочь проверить подлинность и целостность интегральных схем. Это включает установление прочных отношений с поставщиками, проведение регулярных аудитов и отслеживание компонентов на протяжении всей цепочки поставок.
• Регулярное обновление микропрограммного обеспечения и внедрение аппаратных мер безопасности: Для защиты от потенциальных атак, использующих компрометированные ИС, важно регулярно обновлять микропрограммное обеспечение и внедрять аппаратные меры безопасности. Эти меры могут включать шифрование, безопасные процессы загрузки и безопасные механизмы аутентификации, которые защищают целостность и конфиденциальность интегральных схем.

Связанные термины

• Атаки на цепочку поставок: Атаки на цепочку поставок - это кибератаки, направленные на уязвимости в цепочке поставок для компрометации безопасности интегральных схем и других компонентов. Злоумышленники могут вводить вредоносные компоненты или использовать слабую защиту в цепочке поставок для компрометации целостности и функциональности ИС.
• Аппаратная безопасность: Аппаратная безопасность фокусируется на стратегиях и мерах по защите электронных устройств, включая интегральные схемы, от несанкционированного доступа, манипуляций или вмешательства. Эти меры включают физическую безопасность, практики безопасного проектирования и криптографические методы для обеспечения конфиденциальности, целостности и доступности аппаратных компонентов.

В заключение, интегральные схемы являются ключевыми компонентами современных электронных устройств, обеспечивая функциональность, миниатюризацию и надежность, необходимые для технологических достижений. Понимая, как они работают, и внедряя соответствующие меры безопасности, мы можем гарантировать целостность и безопасность этих важнейших строительных блоков электроники.

Источники:

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_circuit
2. https://www.explainthatstuff.com/integratedcircuits.html
3. https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/z2ndqhv/revision/1
4. https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/ic-design-an-overview.html