Amélioration des résolutions spatiale et temporelle des plateformes d'analyse et d'injection électromagnétiques

Enhancement of spatial and time resolutions of fault-injection and analysis electromagnetic platforms

• Auteur / Autrice : Julien Toulemont
• Direction : Pascal Nouet, Philippe Maurine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : SYAM - Systèmes Automatiques et Micro-Électroniques
• Date : Soutenance le 13/12/2021
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique, de robotique et de micro-électronique (Montpellier ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Latorre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Nouet, Philippe Maurine, Laurent Latorre, Hélène Tap, Jean-Max Dutertre, Frédérick Mailly, Laurent Sauvage, Julien Micolod
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hélène Tap, Jean-Max Dutertre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes électroniques

Impulsions électromagnétiques

Analyse par microsonde

Mots clés libres

Intégration

Micro-Sonde

Analyse

Injection

Électromagnétique

Résolution

Integration

Micro-Probe

Analysis

Injection

Electromagnetic

Resolution

Résumé

De nos jours, la plupart des secteurs d’activité reposent sur l’utilisation de circuits et systèmes électroniques. Parmi ces systèmes et circuits intégrés, on trouve des circuits dédiés à la sécurité comme les cartes à puce. Elles sont maintenant utilisées dans de nombreux domaines comme la finance, la santé publique ou les transports pour n’en nommer que quelques-uns. Les données qu'elles manipulent ont une valeur importante et peuvent faire l'objet de convoitise. Il est donc important d’assurer la fiabilité et la sécurité de ces systèmes contre des personnes malintentionnées. C'est pourquoi il est nécessaire d'adapter les outils de caractérisation sécuritaire pour tenir compte de l’évolution des technologies et des menaces. Dans ce contexte, ma thèse s'est concentrée sur le développement de plateformes dédiées aux attaques exploitant le médium électromagnétique, et ce, plus particulièrement sur deux points :- L'amélioration de la résolution spatiale des sondes d'analyse électromagnétique, et ce, grâce à l’exploitation de technologies d’impression 3D, d’électronique flexible mais également grâce au développement d’un amplificateur très faible bruit en technologie CMOS 0.35µm.- L'amélioration des résolutions spatiale et temporelle des plateformes d'injection de fautes par médium électromagnétique, là encore, en exploitant les technologies d’impression 3D et d’électronique flexible, mais également grâce au développement de modules électroniques simples.L’ensemble des dispositifs permettant d’améliorer ces plateformes a été développé, validé et caractérisé. Leur exploitabilité à des fins de cryptanalyse matérielle a également été démontrée expérimentalement.

Nowadays, most of the sectors in the industry rely on the use of electronic circuits and systems. Among these systems and integrated circuits, there are circuits dedicated to security, such as smart cards, which usage has been generalized over the past decade. They are now indeed used in numerous fields, such as finance, public health or public transportation to name only a few. The data they handle and process are very valuable and can be desired. Therefore, it is important to ensure the reliability and the security of those systems against malicious attackers. That is why it is necessary to adapt the security characterization tools, especially if we consider the constant evolution of technologies and threats. In this context, my PhD focused on the development of platforms dedicated to electromagnetic attacks, and more particularly on two main points:- The enhancement of the spatial resolution of electromagnetic analysis probes thanks to an advanced flexible electronic technology paired with 3D printing, but also thanks to the design of a low noise and wide band amplifier in CMOS 0.35µm technology.- The enhancement of both timing and spatial resolution of electromagnetic fault injection platforms, here as well, by exploiting the advanced flexible electronic technology and 3D printing, but also thanks to the development of simple electronic modules.All those modules, allowing the improvement of the platforms, were developed, validated and characterized. Their exploitability for hardware cryptanalysis purposes was also experimentally demonstrated.