지문을 닮은 혁신적인 반도체 보안 기술 ‘SAMPUF™’
일란성 쌍둥이라고 하더라도 서로 다른 지문을 갖고 태어난다는 사실을 알고 있나요? 그렇듯 동일한 설계의 반도체 칩이라고 하더라도 반도체 제조 공정을 거치며 칩마다 서로 다른 ‘칩 지문(Chip Fingerprint)’을 생성할 수 있습니다. 이를 PUF(Physically Unclonable Function, 물리적 복제 방지) 기술이라고 하는데요.
삼성전자는 PUF 기술을 바탕으로 ‘복제가 불가능한 전자 부품용 보안키 하드웨어’를 개발하여 2018 ‘IR52 장영실상’을 수상하는 영광을 안았습니다. 혁신 보안 기술을 개발하고 세계 최초로 양산성을 확보한 삼성전자 Foundry사업부 ASIC&IP개발팀을 만나 기술 개발 스토리를 들어봤습니다.
강력한 보안이 필요한 제품의 솔루션을 고민하다
사물인터넷(IoT), 클라우드 등을 통해 많은 정보가 생성되고 전송되는 4차산업 시대를 맞아 보안 기술의 중요성이 날로 강조되고 있습니다. 삼성전자 Foundry사업부 ASIC&IP개발팀의 보안 솔루션 연구원들은 반도체 보안 기술을 이끌어간다는 사명감을 가지고 차세대 기술을 위해 꾸준히 연구개발을 해왔는데요.
특히 차세대 보안 기술로 인식된 PUF 기술의 중요성에 대해 예의주시했습니다. PUF에 대한 연구가 학계에서 많이 이루어졌지만 충분한 신뢰성 확보가 어려워 산업계 양산 제품에까지 적용되기는 어려운 상황이었기 때문입니다.
연구원들은 오랫동안 축적된 반도체 전문 기술과 보안 전문 지식 등 문제 해결을 위한 제반 기술을 가지고 있다고 확신했고, 난관에 봉착해 있던 PUF 양산성 확보를 위한 도전을 시작했습니다.
삼성전자 Foundry사업부 ASIC&IP개발팀 노미정 님은 ‘PUF는 기존의 반도체 설계기술과는 다른 방법으로 접근해야 하기 때문에, 많은 시행착오를 거쳐야 했다’라고 말했습니다.
“PUF 기술은 반도체 공정에서 발생하는 미세한 차이를 극대화하여 ‘칩 지문’을 생성합니다. 하지만 반도체 제조는 공정 차이를 최소화하는 기술이 중요하기 때문에 PUF 설계에 적합한 공정 특성을 확보하기가 쉽지 않았습니다. 이와 더불어 칩마다 다른 값을 생성하는 ‘랜덤성’과 칩에서 한번 정해진 값이 온도, 전압 등 다양한 환경적 변화에도 변하지 않는 ‘안전성’ 등 모순적인 특성을 만족시켜야만 했습니다.
난제 극복을 위해 각 전문 분야의 동료 연구원들과 토론, 분석, 시뮬레이션을 반복해가며 아이디어를 구체화했습니다. 또 그렇게 증명된 설계 기법을 테스트 칩을 제조할 때마다 적용하여 다양한 조건에서 평가하는 과정을 수 없이 반복했습니다.”
학계 논문으로만 연구되어 있는 PUF 기술을 실제로 양산이 가능한 수준으로 만들기까지는 수많은 노력이 필요했는데요. PUF에 대한 연구를 본격적으로 시작한 2012년부터 약 50개월의 연구 개발 끝에 SAMPUF™ 기술을 완성할 수 있었습니다.
| ※ SAMPUF™: 삼성전자에서 개발한 PUF 기술의 trademark. 다양한 반도체 공정에서 양산성을 확보함과 더불어 높은 난수성(특정한 배열 순서나 규칙을 가지지 않는 연속적인 임의의 수)과 신뢰성을 확보하여 제품의 보안 경쟁력을 높여주는 보안 기술이다 |
삼성전자 Foundry사업부 ASIC&IP개발팀 이용기 님, 김용수 님, 노미정 님, 최윤혁 님
그 결과 삼성전자는 반도체 세계 최고 권위 학회인 ISSCC(International Solid-State Circuits Conference) 2016에 SAMPUF™에 대한 논문을 게재해 전 세계 반도체인들에게 기술의 우수성을 알렸습니다.
지문을 닮은 반도체 보안 기술 SAMPUF™, IR52 장영실상 수상!
많은 난제를 극복하고 탄생한 삼성전자의 SAMPUF™ 기술은 지난 3월 16일, 대한민국 최고 권위의 산업 연구상 ‘IR52 장영실상’을 수상하는 영예를 안았습니다.
| ※ 장영실상: 한국 산업 기술의 발전을 이끈 기업의 과학기술을 선정하여 시상하는 제도로 ‘IR(Industrial Research)’은 기업의 연구성과를 발굴하는 것을, ‘52’는 1년 52주 동안 매주 1개 제품을 선정함을 의미 |
SAMPUF™를 적용한 제품은 칩의 복제를 원천적으로 차단해 반도체 칩에 높은 보안 솔루션을 제공합니다. SAMPUF™의 세부 구조를 알고 있다고 가정하더라도, 반도체 칩의 제조과정에서 얻어진 특성은 완벽하게 복제할 수 없기 때문에 동일한 PUF 출력을 갖는 칩을 제작하는 것은 불가능하기 때문입니다.
SAMPUF™는 지난해 6월 출시된 삼성전자의 IoT전용 프로세서 ‘엑시노스 i T200’에 적용된 것을 시작으로 향후 IoT, 모바일 기기, 자동차용 등 강력한 보안이 필요한 다양한 반도체 제품에 삼성전자만의 차별화된 기술을 제공할 것입니다.
“난관을 극복했듯, 신규 보안 기술 개발에 지속적으로 도전할 것입니다”
삼성전자 Foundry사업부 ASIC&IP개발팀 노미정 님은 기술을 만들기까지 짧지 않은 시간 동안 연구 개발에 집중할 수 있도록 배려와 지원을 아끼지 않은 회사와 동료에 감사의 인사를 전했습니다.
“어려운 기술을 끈기 있게 포기하지 않고 지속적으로 개발해낸 팀원 모두가 자랑스럽습니다. 난관에 부딪히고 힘든 일이 많았음에도 불구하고 그때마다 ‘기술을 성공시킬 수 있다’는 믿음 하나로 달려온 결과라고 생각합니다. 현재에 머물지 않고, 앞으로도 신규 보안 기술 개발에 지속적으로 매진하여 전 세계 반도체 보안 기술을 이끌어 가겠습니다.”
세계 최고의 반도체 기술을 위한 삼성전자의 도전! 혁신적인 기술 개발과 독보적인 제조 경쟁력을 바탕으로 파운드리 업계를 선도해 갈 삼성전자의 활약을 기대해 주세요.
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