테라헤르츠

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12474(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

위조 제품은 심각한 경제적, 보안 및 건강상의 위험을 초래합니다. 이러한 위험을 완화하는 한 가지 접근 방식은 제품의 제조 원산지를 추적하여 제품 출처를 확립하는 것입니다. 그러나 바코드, RFID 등 현재 식별 방법으로는 위조에 취약한 한계가 있습니다. 마찬가지로, 비휘발성 메모리, 물리적으로 복제 불가능한 기능, 다이아몬드 복제 불가 보안 태그 및 DNA 지문 채취와 같은 새로운 기술에도 고유한 한계와 과제가 있습니다. 추적성 솔루션이 널리 채택되려면 저렴하고, 고유하며, 불변적이고, 쉽게 읽을 수 있고, 표준화되고, 복제 불가능함을 포함한 특정 기준을 충족해야 합니다. 본 논문에서는 초단 펄스 레이저를 활용하여 고유하고 복제 불가능하며 변경 불가능한 물리적 태그를 생성하는 솔루션을 제안합니다. 그런 다음 원거리 테라헤르츠(THz) 분광학을 사용하여 이러한 태그를 비파괴적으로 읽을 수 있습니다. 이 논문의 주요 목적은 제안된 접근 방식의 타당성을 조사하는 것입니다. 우리는 다양한 깊이의 레이저 마크를 구별하는 능력을 평가하고, 레이저 조각 매개변수에 대한 THz 판독의 감도를 평가하고, 정보 밀도가 높은 마크를 캡처하는 능력을 검사하고, 지하 태그를 캡처하는 능력을 탐색하는 것을 목표로 합니다. 이러한 측면을 해결함으로써 우리의 방법은 광범위한 추적성 응용 분야에 대한 보편적인 솔루션 역할을 할 수 있는 잠재력을 보유하고 있습니다.

위조 제품1,2은 정부, 산업, 사회에 심각한 경제, 보안, 건강 위험을 초래합니다. 위조 마이크로 전자제품은 연간 수십억 달러의 손실을 초래하는 반면, 위조 의약품은 매일 수천 명의 생명을 위협합니다. 위조 제품의 사용을 피하는 것은 아마도 이러한 위험을 완화하기 위한 가장 효과적인 조치일 것입니다. 이를 위해서는 제조 원산지를 추적하여 제품 출처를 확립해야 합니다. 현재 이 문제를 해결하기 위해 바코드, 수동 및 능동 RFID 등을 포함한 여러 가지 기술이 사용됩니다. 그러나 특정 추적성 문제를 해결하는 부분적인 효율성에도 불구하고 다양한 문제가 지속됩니다. 한 가지 주요 과제는 이러한 식별 방법 자체가 위조에 취약하다는 것입니다4. 위조자는 바코드와 같은 기존 식별자를 쉽게 복제하여 자신의 제품을 진품으로 위장할 수 있습니다. 보다 정교한 방법이 제안되었지만 구현 비용이 높고 처리 어려움, 판독 복잡성 및 사용성 문제가 발생하는 경우가 많습니다. 칩에 사용할 수 있는 비휘발성 메모리(NVM)는 비용이 많이 들고 소형 칩에는 적합하지 않을 수 있습니다5. 비휘발성 메모리(NVM)를 활용하려면 장치 전원을 켜야 하는데, 이는 패키지 내에서 조사가 필요한 많은 부품을 처리할 때 실용적이지 않습니다. 마찬가지로, 전자 칩6에도 적용할 수 있는 PUF(물리적 복제 해제 기능)는 장치 전원을 켜야 하는 동일한 문제에 직면하고 정보 저장과 관련하여 추가적인 제한이 있습니다. 실제로 PUF를 사용하면 고유한 서명을 생성할 수 있지만 장치에 데이터를 선택적으로 삽입하는 것은 허용되지 않습니다. 새로 등장하는 방법에는 고유한 과제도 있습니다. 예를 들어 DUST(다이아몬드 복제 방지 보안 태그)는 고성능 폴리머에 내장된 양자 공학 다이아몬드 나노 결정을 활용하여 물리적 항목에 대한 변조 방지 ID를 제공하는 최신 유행 방법입니다. 그러나 이 솔루션은 비용이 많이 들고 구현에 어려움이 있습니다. 또한 이는 칩 수준에서 적용하기 위한 실용적인 솔루션으로 구상되지 않았으며, 이로 인해 관리 연속성의 추적성이 중단되었습니다. 마찬가지로 Haelixa가 개발한 것과 같은 DNA 지문 채취 솔루션은 마이크로 전자공학에 적용할 때 비슷한 문제에 직면합니다8. 일반적으로 효과적인 추적성 솔루션은 기존 위조 문제를 극복하기 위한 수단으로 업계와 정부에서 널리 채택할 수 있도록 다음 기준을 충족해야 합니다. (1) 제품에 식별자를 삽입하는 비용이 저렴해야 합니다. (2) 식별자는 고유해야 합니다. (3) 식별자를 변경하려는 시도는 식별 가능해야 하고 식별자를 파괴해야 한다는 점에서 식별자는 변경 불가능해야 합니다. (4) 식별자는 필드 및 대용량 애플리케이션에 적합하도록 수동 방식(즉, 전원을 켤 필요 없음)으로 쉽게 읽을 수 있어야 합니다. (5) 식별자는 널리 채택될 수 있도록 표준화되어야 하며, 이는 효율성의 핵심입니다. (6) 식별자는 복제 해제가 가능해야 합니다. 위에 나열된 모든 기준을 잠재적으로 해결할 수 있는 새로운 접근 방식을 소개합니다. 제안된 기술은 빠르고 저렴한 방식으로 고유하고 복제 불가능하며 변경 불가능한 물리적 태그를 생성하기 위해 초단 펄스 레이저를 활용합니다. 또한 비파괴 방식으로 표면 및 지하 태그를 판독하기 위해 원거리 테라헤르츠(THz)9 분광학을 활용합니다. 이 문서의 초점은 광범위한 추적성 애플리케이션을 위한 범용 솔루션을 개발하기 위해 설명된 방법의 타당성의 다양한 측면을 조사하는 것입니다. 다양한 깊이의 레이저 마크를 구별하기 위한 도착 시간 THz 이미징의 타당성과 그러한 판독값의 해상도를 조사합니다. 또한 마크 생성에 사용된 레이저 조각 매개변수에 대한 THz 판독의 민감도를 연구합니다. 높은 정보 밀도 마크(즉, 단위 면적당 많은 양의 데이터)를 생성하기 위해 제안된 방법의 능력은 서로 다른 높이 값을 갖는 영역으로 구성된 표면 프로파일 캡처의 타당성을 조사하여 평가됩니다. 마지막으로 지하 태그를 캡처하기 위한 THz 판독 방법의 기능을 살펴봅니다.