Doktorarbeit zum Thema: Hardware-Security für rekonfigurierbare KI-Hardware im Bereich Industrie 4.0

Unsere Abteilung Smart Sensor Systems forscht im Bereich der Hardware für intelligente Sensorsysteme der Zukunft. Hierbei werden alle Aspekte der Hardwareentwicklung, von der Platine bis zur Chipentwicklung, für modernste Sensorikanwendungen abgedeckt. 

Künstliche Intelligenz (KI) und Maschinelles Lernen (ML) haben sich für die Analyse großer Datenmengen in Produktionsprozessen bewiesen. Ein hoher Nutzen wird dabei beispielsweise in der Umfeldsensorik erwartet. Limitierende Faktoren sind oft Rechenleistung und Kommunikationsbandbreite zum Server. In-Sensor Computing integriert KI/ML-Hardware direkt in Sensoren, wobei Mikrocontroller und FPGA als programmierbare Systeme verwendet werden. Dies birgt jedoch Risiken wie Manipulation der Produktionsprozesse und Diebstahl geistigen Eigentums.

Die Promotion ist im Bereich der digitalen Schaltungstechnik für ASICs und FPGAs angesiedelt. Übergeordnetes Ziel ist die Erforschung neuer Methoden, welche das Auslesen von geschütztem geistigem Eigentum, wie z. B. KI/ML Hardwarebeschleunigern, während des Konfigurations- und Programmiervorgangs verhindern und Manipulationen von Software- und Hardwarefunktionen sicher unterbinden. Dazu sollen energieeffiziente Methoden erforscht werden, mit welchen die Integrität, die Authentizität und die Vertraulichkeit der Konfiguration (Bitstream) eines in einem ASIC eingebetteten FPGAs beim Ladevorgang aus einem externen Speicher und vor der Programmierung der Logikzellen überprüft werden können.

Was Sie bei uns tun

• Mithilfe einer systematischen Analyse energieeffizienter kryptografischer Methoden prüfen Sie Möglichkeiten zur Integration in einem ASIC und optimieren bestehende sowie entwickeln neue Ansätze zur Umsetzung in digitaler Hardware.
• Des Weiteren konzipieren Sie Ansätze zur Implementierung in einem System on Chip (SoC). Dazu gehören unter anderem die Ergänzung eines RISC-V Mikrocontrollers durch kryptografische Erweiterungen oder die Untersuchung, Anpassung und Integration von geeigneten Schutzmaßnahmen gegen Veränderung des Programmflusses durch Krypto-ISA Extensions.
• Gemeinsam mit externen Partnern entwickeln Sie auf Basis Ihrer Forschungsergebnisse einen Demonstrator-ASIC, der im Rahmen eines Forschungsprojekts gefertigt wird.
• Sie überwachen die Praxisnähe der entwickelten Methode durch Messergebnisse und vergleichen die Sicherheitseigenschaften Ihrer Lösung mit denen anderer Ansätze.
• Präsentieren Sie Ihre Ergebnisse in wissenschaftlichen Papern, auf internationalen Konferenzen und im Rahmen von Projektmeetings mit externen Partnern aus Forschung und Industrie.
• Darüber hinaus betreuen Sie studentische und wissenschaftliche Hilfskräfte sowie Bachelor- und Masterarbeiten.
  

Was Sie mitbringen

• Sehr gut abgeschlossenes Studium (Master oder Uni-Diplom) in Elektrotechnik, Technischer Informatik oder einem vergleichbaren Studiengang
• Gute Kenntnisse im Bereich Prozessorarchitekturen (idealerweise RISC-V)
• Kenntnisse in den Bereichen VLSI-Entwurf und Digitaltechnik sowie Hardwarebeschreibungssprachen (z.B. Verilog, VHDL)
• Grundlegende Kenntnisse kryptografischer Verfahren sind erforderlich
• Gute Sprachkenntnisse in Deutsch und/oder Englisch
  

Was Sie erwarten können

• Promovieren Sie innerhalb von 3 Jahren in einem anwendungsorientierten Thema. Sie können für Ihre praktischen Arbeiten auf sämtliche institutseigenen Reinräume und Labore zugreifen. Lehrverpflichtungen werden Ihnen nicht übertragen. Der Doktorgrad wird von der Universität Duisburg-Essen verliehen
• Während der Promotionszeit werden Sie durch begleitende Angebote unterstützt. So profitieren Sie u.a. von regelmäßigen Promovenden-Coachings, zusätzlicher Betreuung durch Ihre institutsinterne Betreuungsperson sowie dem halbjährlich stattfindenden Doktorandenvortrag vor unserem Doktormütter/-vätergremium mit direkter Feedbackrunde. Zudem lernen Sie bereits während Ihrer Promotion, professionelle Methoden des Projektmanagements sicher anzuwenden und bei der Projektakquise zu unterstützen.
• Bei fristgerechter Einreichung der Dissertation gibt es die Option im Rahmen eines Anschlussvertrags die Forschungsarbeiten weiter zu vertiefen bzw. in andere Bereiche zu wechseln.
• Die Vollzeitstelle als Doktorand*in mit halber Vergütung bietet 50% der Zeit für Ihre Promotion sowie 50% für die Mitarbeit in Forschungsprojekten als wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in.
• Flexible Arbeitszeiten (Gleitzeit mit integrierter Kernarbeitszeit von grundsätzlich 9:30 - 15:00 Uhr, Freitag von 9:30 - 13:00 Uhr) und mobiles Arbeiten an bis zu zwei Tagen pro Woche für eine bessere Vereinbarkeit von Beruf und Privatleben
• Betriebliche Altersvorsorge (VBL) und Zuschuss zum Deutschland-Ticket Job
• Sehr gute Verkehrsanbindung mit ÖPNV/Auto sowie kostenlose Parkplätze und Fahrradstellplätze für Mitarbeiter*innen
• Corporate Benefits: Angebote namhafter Hersteller und Marken
  

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

Die Stelle ist auf 3 Jahre befristet. Die wöchentliche Arbeitszeit beträgt 39 Stunden. 

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft. 

Haben wir Ihr Interesse geweckt? Dann bewerben Sie sich jetzt online mit Ihren aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen. Wir freuen uns darauf, Sie kennenzulernen!

Fragen zu dieser Position beantwortet Ihnen gerne:

Frau Anja Schwarzkopf

Tel.: +49 203 3783-2913

personal@ims.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS

Kennziffer: 75492                Bewerbungsfrist: