Neue Röntgen-Technologie ermöglicht die Fernüberwachung elektronischer Chips

24.03.2026

Forschende der Universität Adelaide und HPI-Professorin Chitchanok Chuengsatiansup haben eine bahnbrechende Methode entwickelt, um zu beobachten, was im Inneren von elektronischen Chips während ihres Betriebs geschieht – ohne sie zu berühren, auseinanderzunehmen oder auszuschalten.

Die neue Technik nutzt Terahertz-Wellen, eine sichere und nicht ionisierende Form elektromagnetischer Strahlung, um winzige Bewegungen elektrischer Ladungen in vollständig verpackten Halbleiterbauelementen zu erkennen. Damit können Wissenschaftler:innen und Ingenieur:innen erstmals elektronische Komponenten während ihres Betriebs in der realen Welt überwachen.

„Die Möglichkeit, elektronische Aktivitäten aus der Ferne und nicht-invasiv zu bewerten, könnte dazu beitragen, die Integrität kritischer Hardware zu überprüfen, fehlerhafte oder beschädigte Komponenten zu erkennen und Systeme zu überwachen, bei denen der physische Zugriff eingeschränkt oder unerwünscht ist“, so die leitende Forscherin Dr. Chitchanok Chuengsatiansup, Professorin für Cybersicherheit am Hasso-Plattner-Institut.

Diese Forschung öffnet die Tür zu intelligenteren, selbstdiagnostizierenden Elektronikkomponenten, neuen Möglichkeiten zur Überwachung komplexer integrierter Schaltkreise und einer schnelleren Entwicklung von Chips der nächsten Generation.

Halbleiter unterstützen fast jede moderne Technologie, von Smartphones und medizinischen Geräten bis hin zu Fahrzeugen, Stromnetzen und Verteidigungssystemen, sagt Professor Withawat Withayachumnankul, Leiter des Terahertz Engineering Laboratory (TEL) an der Universität Adelaide.

„Sobald ein Chip jedoch in seiner Schutzhülle versiegelt ist, ist es äußerst schwierig zu erkennen, was in seinem Inneren vor sich geht“, erklärt er. „Die meisten bestehenden Inspektionsmethoden erfordern physische elektrische Sonden, freiliegende Chips oder das Herunterfahren der Geräte – was sie in vielen Szenarien unpraktisch macht. 

Diese Forschung ist ein erster Schritt zur Lösung eines seit langem bestehenden Problems in der Elektronik. Wir können nun die elektrische Aktivität im Inneren eines funktionierenden Halbleitergeräts von außen beobachten, ohne es zu beschädigen oder seinen Betrieb zu unterbrechen.“

An der Studie waren auch Forschende des US-Technologieunternehmens Virginia Diodes Inc. beteiligt. Sie zeigt, dass Terahertz-Wellen Veränderungen im elektrischen Strom innerhalb gängiger elektronischer Bauteile wie Dioden und Transistoren nicht-invasiv erkennen können.

Die Methode ist präszise genug, um Veränderungen in Bereichen zu erfassen, die weit kleiner sind als die Länge der Terahertz-Wellen selbst, was aufgrund grundlegender Rauschgrenzen bisher als undurchführbar galt.

Um dies zu erreichen, entwickelten die Forscher ein hochempfindliches Detektionssystem mit einem speziellen homodynischen Quadraturempfänger, der selbst kleinste Veränderungen in Terahertz-Signalen erfassen kann.

„Mit diesem Ansatz kann das System Hintergrundrauschen ausblenden und das schwache Signal isolieren, das durch die elektrische Aktivität im Inneren des Geräts erzeugt wird“, sagt Dr. Withayachumnankul. „Das Ergebnis ist eine Echtzeitansicht der Elektronik bei der Arbeit, selbst wenn der aktive Bereich tief in einer versiegelten Verpackung verborgen ist.“

Die Forschenden sagen, dass die von ihnen beobachteten Signale durch echte elektrische Bewegung verursacht wurden, nicht durch Wärme oder elektronische Störungen. Die Technik funktionierte nachweislich bei einer Reihe von häufig verwendeten Halbleiterkomponenten. Das zeigt: Die Methode ist robust und in der Breite relevant.

Die Auswirkungen auf Gesellschaft und Industrie sind laut Dr. Withayachumnankul erheblich: „Da Terahertz-Strahlung nicht ionisierend und sicher ist, bietet die Technik auch eine sicherere Alternative zu Inspektionsmethoden, die auf Röntgenstrahlen oder invasiven Messungen basieren. Dies macht sie besonders attraktiv für sicherheitskritische Anwendungen, wie z. B. Hochleistungselektronik, bei denen Geräte nicht einfach vom Netz genommen werden können.“

„Non-contact Probing of Active Semiconductor Devices Using Terahertz Waves“ wurde im IEEE Journal of Microwaves veröffentlicht.

DOI: https://doi.org/10.1109/JMW.2026.3653411