Fraunhofer bietet sein auf OpenTitan basierendes RISC-V Secure Element als lizenzierbare Sicherheitsplattform für kundenspezifische SoCs, ASICs und Chiplets an. Der zugrunde liegende Silizium-Prototyp hat die funktionale Evaluierung bestanden. Außerdem startet Fraunhofer eine Initiative „Linux für Quantencomputer“.
Nach der erfolgreichen funktionalen Evaluierung ihres Silizium-Prototypen geht die Fraunhofer-Gesellschaft mit dem RISC-V Secure Element in den Technologietransfer. Die auf OpenTitan basierende Implementierung steht Unternehmen als lizenzierbares Intellectual Property (IP) zur Verfügung. Zusätzlich bietet Fraunhofer Integrationsunterstützung und gemeinsame Entwicklungsprojekte an.
Unternehmen können das Secure Element als Gesamtlösung oder über einzelne IP-Bausteine nutzen und in eigene Designs für Systems-on-Chip (SoCs), Application-Specific Integrated Circuits (ASICs) oder Chiplets einbinden. Laut Fraunhofer soll die verifizierte Hardwarebasis Entwicklungszeiten verkürzen und technische Risiken senken. Auch das Prinzip „Security by Design“ lasse sich damit bereits auf Halbleiterebene leichter umsetzen. Das Angebot richtet sich damit an Unternehmen, die Sicherheitsfunktionen nicht extern ergänzen, sondern in den eigenen Chip integrieren wollen.
Sicherheitsfunktionen direkt im Chip
Die Plattform verankert zentrale Sicherheitsfunktionen unmittelbar im Chip. Dazu zählen Hardware Root of Trust, Secure Boot, sichere Schlüsselspeicherung, Geräteidentitäten, Authentifizierung und geschützte Firmware-Updates. Zudem soll sie Unternehmen dabei unterstützen, regulatorische Anforderungen wie jene des Cyber Resilience Act frühzeitig in der Hardwarearchitektur zu berücksichtigen. Die EU-Verordnung legt Cybersicherheitsanforderungen für Produkte mit digitalen Elementen fest. Die Integration zusätzlicher Sensorfunktionen nennt Fraunhofer als nächsten Entwicklungsschritt.
Werden die Funktionen direkt in kundenspezifische SoCs, ASICs oder Chiplets integriert, sinken nach Angaben von Fraunhofer die externen Angriffsflächen. Zudem verringern sich Leiterplattenfläche und Bauteilzahl, und die Sicherheitsfunktionen lassen sich gezielt hinsichtlich Leistung, Fläche und Energieverbrauch optimieren. Als Einsatzfelder nennt Fraunhofer sicherheitskritische Anwendungen in Industrieautomation, Medizintechnik, Kommunikation und Energieversorgung sowie im Internet der Dinge (IoT) und im Edge Computing.
Plattform und Sicherheitschip
Wie der zuvor entwickelte Sicherheitschip basiert auch die nun verfügbare Plattform auf OpenTitan und einer RISC-V-Architektur. OpenTitan ist ein quelloffenes Projekt für Hardware Root of Trust, RISC-V eine offene Befehlssatzarchitektur. Der Unterschied zum Sicherheitschip: Dieser ist die physische Hardwarekomponente, während die Plattform die vollständige Implementierung einschließlich Firmware-Integrationsbausteinen umfasst.
Die Plattform unterstützt klassische Verschlüsselung ebenso wie Post-Quantum-Kryptografie. Gefertigt wurde sie in der 22-Nanometer-FDSOI-Technologie von GlobalFoundries in Dresden. Die europäische Entwicklungs- und Fertigungskette schaffe Transparenz und stärke das Vertrauen in die zugrunde liegende Hardware, so Fraunhofer. Damit unterscheidet sich das Angebot von einem fertigen Baustein: Lizenziert wird die Implementierung, nicht ein physischer Chip.
Entwicklung im Trusted Electronic Bayern Center
Die Plattform entstand im „Trusted Electronic Bayern (TrEB) Center“. Beteiligt waren die Fraunhofer-Institute für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC, für Elektronische Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT sowie für Integrierte Schaltungen IIS. Das TrEB-Center wurde vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie sowie von der Europäischen Union aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.
Linux für Quantencomputer
Im September startete außerdem das Europäische »Q-VERSE«-Projekt mit dem Ziel eines Europäischen Quantum Software Stack. Im Zentrum stehen Komponenten und Werkzeugen für skalierbare, technologisch-souveräne und zuverlässige Softwarelösungen, die die Rechenleistung von Quantencomputern nutzen sollen – eine Art »Linux für Quantencomputer«. Die Grundlage für das Projekt bildet »Eclipse Qrisp«, ein von Fraunhofer FOKUS initiiertes Open-Source-Framework für die Quantenprogrammierung.
Die auf Grundlage von »Eclipse Qrisp« entwickelten Werkzeuge können plattformübergreifend, also nicht nur auf eine spezielle Hardwarearchitektur zugeschnitten, eingesetzt werden. Auf diese Art und Weise soll ein technologisch-souveräner und interoperabler Europäischer Quantum Software Stack entwickelt werden. »Mit Q-VERSE sollen Entwicklerinnen und Entwickler zukünftig Quantenanwendungen Hardware-unabhängig schreiben können – eine Art Linux für Quantencomputer«, sagt Prof. Dr. Nikolay Tcholtchev, Gruppenleiter Quality Engineering für Urbane IKT und Quantencomputing, von Fraunhofer FOKUS.
Standard für die Programmierung von Quantencomputern
Um dieses Ziel zu erreichen, wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von Fraunhofer FOKUS gemeinsam mit den Projektpartnern »Eclipse Qrisp« als Standard für die Programmierung von Quantencomputern etablieren. Dies würde die Interoperabilität und Zugänglichkeit verschiedener Quantentechnologien fördern und so die Skalierbarkeit in der Umsetzung verschiedener Anwendungsfälle, wie z. B. im Bereich der IT-Sicherheit, Telekommunikation, Eisenbahn oder auch bei der Portfolio-Optimierung im Finanzwesen, ermöglichen.
Das Projekt »Quantum Virtual Ecosystem for a unified Runtime-agnostic Software Engineering« (Q-VERSE) wird als HORIZON Europe Projekt mit 4,9 Millionen Euro von der Europäischen Union über drei Jahre gefördert. Am Projekt sind neben Fraunhofer FOKUS als Projektkoordinator 12 weitere Partner beteiligt, darunter die DB Systel GmbH, Eclipse Foundation, Multiverse, Simula Research Laboratory und die Hochschule RheinMain.
Dr. Jakob Jung ist Chefredakteur Security Storage und Channel Germany. Er ist seit mehr als 20 Jahren im IT-Journalismus tätig. Zu seinen beruflichen Stationen gehören Computer Reseller News, Heise Resale, Informationweek, Techtarget (Storage und Datacenter) sowie ChannelBiz. Darüber hinaus ist er für zahlreiche IT-Publikationen freiberuflich tätig, darunter Computerwoche, Channelpartner, IT-Business, Storage-Insider und ZDnet. Seine Themenschwerpunkte sind Channel, Storage, Security, Datacenter, ERP und CRM.
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