🔬 Шпион внутри корпуса: как один чиплет крадёт секреты другого

Представьте: атакующему больше не нужен физический доступ к устройству. Ему не нужен EM-пробник, осциллограф или тепловизор. Потому что он уже внутри микросхемы — в буквальном смысле.

Исследователи экспериментально доказали: RF-чиплет, встроенный в гетерогенную 2.5D-упаковку, способен захватывать электромагнитный сигнал, коррелированный с криптографической активностью соседнего вычислительного кристалла. Без единого пробника на поверхности корпуса. Это принципиально новая модель угроз, которой в русскоязычном пространстве пока не посвящено ни одного материала.

⚡ Почему это работает?

В 2.5D-архитектурах несколько кристаллов размещены горизонтально на общем кремниевом интерпозере. И вот ключевой момент: этот интерпозер — не инертная подложка, а полупроводниковая среда с конечным сопротивлением и паразитными ёмкостями. Когда вычислительный die выполняет раунд AES, токи потребления создают падение напряжения на паразитных элементах PDN. Эти колебания распространяются по общей подложке и наводят напряжения на проводниках соседнего чиплета.

Инженеры по signal integrity десятилетиями боролись с этим эффектом — substrate coupling — ради целостности сигналов. Теперь тот же механизм работает на атакующего.

В 3D-стеках ситуация ещё острее. Кристаллы уложены вертикально и соединены через TSV — медные столбы диаметром 5–10 мкм, пронизывающие кремний. При расстояниях между слоями порядка 50 мкм паразитная ёмкостная связь достигает единиц фемтофарад — на частотах сотен мегагерц этого хватает для наблюдаемой утечки.

🎯 Три канала утечки, которых нет в монолитных SoC

• Substrate coupling — через общую подложку интерпозера (ёмкостная и резистивная связь)
• TSV coupling — через взаимную индуктивность вертикальных переходников в 3D-стеках
• RF/EM coupling — через ближнее электромагнитное поле при наличии антенного элемента на одном из чиплетов

Самое тревожное — модель угроз. Современные чиплетные системы собираются из компонентов разных вендоров. Вычислительный die от одного производителя, память от другого, коммуникационный чиплет от третьего. Достаточно скомпрометировать один элемент в supply chain — и вредоносный чиплет становится внутренним сенсором, который снимает side-channel трассы с расстояния в сотни микрон. Это на порядки ближе, чем любой внешний пробник.

🛡️ UCIe-интерконнект между чиплетами тоже под ударом: сигналы физически покидают кристалл, проходят через интерпозер и имеют значительно бо́льшую амплитуду, чем внутренние on-chip сигналы. Каждый такой переход — наблюдаемая поверхность атаки.

В полной статье разобрали физику утечек, формальную модель угроз и практический workflow корреляционного анализа трасс.

https://codeby.net/threads/side-channel-ataki-na-chiplety-novaya-fizicheskaya-poverkhnost-ataki-v-2-5d-3d-sistemakh.93732/