Forschern gelingt der Blick in laufende Chips

24.03.2026

Die Funktionsweise von Chips in Computern ist kein großes Rätsel. Sie verarbeiten Informationen, indem sie elektrische Signale durch Milliarden winziger Transistoren leitet. Ihr Zustand ändert sich zwischen "An" und "Aus" – 0 und 1 und erzeugt so binäre Daten. So die Theorie. Was jedoch tatsächlich während des Betriebs im Inneren eines Chips geschieht, blieb bislang weitgehend unsichtbar – insbesondere ohne physischen Zugriff auf das Gerät. 

Röntgen ohne Strahlenschäden  

Das Problem: Laufende Chips sind in den Geräten fest verbaut. Verschlossen. Um zu beobachten, was sie tun, müssen Geräte oft geöffnet und ihr Betrieb unterbrochen werden. Eine Beobachtung im laufenden Betrieb ist daher in vielen Fällen nicht möglich.   

Eine Forschungsgruppe um HPI-Professorin Chitchanok Chuengsatiansup und Professor Withawat Withayachumnankul von der University of Adelaide hat nun gemeinsam mit Forschenden des US-Technologieunternehmens Virginia Diodes Inc. eine Methode entdeckt, mit der sich Chips doch beobachten lassen – ohne sie zu berühren, auseinanderzunehmen oder auszuschalten.   

Das Verfahren der Gruppe nutzt sogenannte Terahertz-Wellen. Die Methode funktioniert ähnlich wie Röntgen, allerdings mit einem wesentlichen Unterschied. Röntgenstrahlen ionisieren, würden also einen Chip potenziell beschädigen. Terahertz-Wellen tun das nicht. Dadurch sind sie das perfekte Werkzeug, um die winzigen Bewegungen elektrischer Ladungen in laufenden Chips zu beobachten. Auch, weil sie selbst kleinste Veränderungen im Chip wahrnehmen – sogar, wenn diese kleiner sind als die Länge der Terahertz-Wellen selbst. 

Sicherheit für kritische Strukturen  

Diese neue Methode schafft die Grundlage, um in alle möglichen Arten von Elektrogeräten hineinzuschauen, darunter Smartphones, medizinische Geräte, Fahrzeuge, Stromnetze und Verteidigungssysteme. Im nächsten Schritt wollen die Forschenden die Methode skalieren und auf komplexere Geräte anwenden.   

Deshalb ist dieser Ansatz auch besonders relevant für die Forschung von Prof. Chuengsatiansup. Denn: Die Beobachtung mittels Terahertz-Wellen ist nicht nur nützlich, um Defekte zu erkennen, sie kann auch Sicherheitsrisiken aufdecken: "Ein Beispiel für Sicherheitsrisiken sind kryptographische Algorithmen. Sie arbeiten in der Regel mit geheimen Daten wie Schlüsseln", erklärt Prof. Chuengsatiansup. 

Wenn man beobachten kann, was während der Ausführung berechnet wird, könnte es möglich sein, diese Schlüssel auszulesen. Deshalb untersuchen wir solche potenziellen Informationslecks.

Gleichzeitig hat die neue Methode auch großes Potenzial, kritische Infrastrukturen sicherer zu machen. Denn insbesondere in diesem Bereich ist es oft unmöglich, Geräte auf sichere Weise vom Netz zu nehmen, um sie näher zu untersuchen.