Hackeo de Microcontroladores NXP/Philips

NXP Semiconductors es uno de los líderes mundiales en ventas de semiconductores entre los 20 primeros, y fue fundada originalmente en 1953, cuando la Junta de Philips decidió iniciar una operación de semiconductores con fabricación y desarrollo en Nimega, Países Bajos. Conocida anteriormente como Philips Semiconductors, la empresa fue vendida por Philips a un consorcio de inversores de capital privado en 2006. El nuevo nombre, NXP, significaba la "próxima experiencia" del consumidor, según el entonces CEO Frans van Houten. El 6 de agosto de 2010, NXP completó su OPI, con acciones cotizando en NASDAQ bajo el símbolo NXPI.

 

NXP Semiconductors ofrece soluciones de productos estándar y de señal mixta de alto rendimiento basadas en su experiencia en RF, analógica, gestión de energía, interfaz, seguridad y procesamiento digital. Más informalmente, NXP ha caracterizado su estrategia como centrarse en "productos sin un gran chip en el medio". Estos semiconductores se utilizan en una amplia gama de aplicaciones "inteligentes" para automoción, identificación, infraestructura inalámbrica, iluminación, industria, móviles, consumo y computación. Con sede en Eindhoven, Países Bajos, la empresa cuenta con aproximadamente 24.000 empleados que trabajan en más de 25 países, incluidos 3.300 empleados en Investigación y Desarrollo, y reportó ventas de $4.358 mil millones en 2012. Los ingresos de NXP basados en envíos en la Gran China son el doble en comparación con Europa, y 8.000 de los empleados de la empresa están radicados en China.

NXP es el coinventor de la tecnología de comunicación de campo cercano (NFC) junto con Sony y suministra conjuntos de chips NFC que permiten que los teléfonos móviles se utilicen para pagar bienes, y almacenar e intercambiar datos de forma segura. NXP ocupa el primer lugar en chips para aplicaciones de gobierno electrónico como pasaportes electrónicos; primero en gestión de transporte y acceso, con el conjunto de chips y tarjeta sin contacto para MIFARE utilizado por muchos de los principales sistemas de transporte público en todo el mundo; y es el número uno en etiquetas y etiquetas RFID.

Además, NXP es el líder mundial del mercado en muchas otras áreas, incluyendo chips para automoción para redes dentro del vehículo, entrada sin llave pasiva e inmovilización, y radios para automóviles, así como sintonizadores de silicio para el mercado de televisores y decodificadores. En febrero de 2011, NXP había enviado más de mil millones de chips basados en procesadores ARM, y con sus microcontroladores LPC, NXP es el único proveedor de microcontroladores con una hoja de ruta basada exclusivamente en la arquitectura ARM de 32 bits. NXP inventó la interfaz I²C hace más de 30 años y es el principal proveedor de soluciones I²C en el mundo. NXP es también el mayor proveedor en volumen de dispositivos lógicos estándar, y celebró sus 50 años en lógica (a través de su historia como Signetics y Philips Semiconductors) en marzo de 2012.

Según el CEO Rick Clemmer, las áreas de crecimiento clave para NXP incluyen la tecnología GreenChip de eficiencia energética, iluminación inteligente controlada de forma inalámbrica, tecnología de autenticación y soluciones para el hogar inteligente o el mercado de la automatización del hogar. NXP también participa en sensores para diversas aplicaciones como automoción, electrodomésticos y aparatos de línea blanca, automatización industrial y automatización de edificios. NXP posee actualmente aproximadamente 11.000 patentes emitidas o en trámite.

 

Historia

Philips Semiconductors

Los Laboratorios de Investigación de Philips estuvieron involucrados en la investigación de semiconductores desde finales de la década de 1940, y lograron desarrollar su primer transistor de contacto puntual en 1949. El 25 de junio de 1953, la Junta Directiva de Philips decidió iniciar una operación de semiconductores, con fabricación y desarrollo en Nimega, Países Bajos. Desde la década de 1950 hasta 1990, la mayoría de las actividades de semiconductores de Philips se llevaron a cabo en una división de productos llamada Electronic Materials and Components - Elcoma.

Signetics, con sede en Silicon Valley, la "primera empresa del mundo establecida expresamente para fabricar y vender circuitos integrados" e inventora del temporizador IC 555, fue adquirida por Philips en 1975. En ese momento, se afirmó que "con la adquisición de Signetics, Philips era ahora el número dos en la tabla de clasificación de fabricantes de semiconductores en el mundo". En 1987, Philips-Signetics, una unidad de Philips, fue clasificada como el mayor fabricante de semiconductores de Europa, con ventas de $1.360 millones en 1986.

Philips adquirió VLSI Technology en junio de 1999. En ese momento, la adquisición convirtió a Philips en el sexto mayor fabricante de semiconductores del mundo.

En diciembre de 2005, Philips anunció su intención de separar legalmente su división de semiconductores, Philips Semiconductors, en una entidad legal independiente.

En septiembre de 2006, Philips completó la venta de una participación del 80,1% en Philips Semiconductors a un consorcio de inversores de capital privado compuesto por Kohlberg Kravis Roberts (KKR), Bain Capital, Silver Lake Partners, Apax Partners y AlpInvest Partners.

 

Cambio de nombre y separación de Philips

El nuevo nombre de la empresa, NXP, se anunció el 31 de agosto de 2006, y se lanzó oficialmente durante la feria de electrónica de consumo Internationale Funkausstellung (IFA) en Berlín. La recién independizada NXP fue clasificada como una de las 10 principales empresas de semiconductores del mundo. En ese momento, el CEO Frans van Houten enfatizó la importancia de NXP en habilitar tecnologías de "medios vibrantes" en teléfonos móviles, televisores digitales, reproductores de música portátiles y otros dispositivos de electrónica de consumo.

La primera adquisición de NXP como empresa independiente fue en 2007, cuando NXP anunció que adquiriría las líneas de productos AeroFONE de chip único para teléfonos y amplificadores de potencia de Silicon Laboratories para fortalecer su negocio Móvil y Personal. Catorce meses después, NXP anunció que transformaría su unidad de negocio Móvil y Personal en una empresa conjunta con STMicroelectronics, que en 2009 se convirtió en ST-Ericsson, una empresa conjunta al 50/50 de Ericsson Mobile Platforms y STMicroelectronics, después de que ST comprara la participación del 20% de NXP.

Del mismo modo, en abril de 2008, NXP anunció que adquiriría el negocio de decodificadores de Conexant para complementar su unidad de negocio de Hogar existente. En octubre de 2009, NXP anunció que vendería su unidad de negocio de Hogar a Trident Microsystems.

En septiembre de 2008, NXP anunció que reestructuraría sus operaciones de fabricación, I+D y oficinas administrativas, lo que resultaría en 4.500 despidos en todo el mundo, para ahorrar $550 millones anuales.

 

Enfoque en señal mixta de alto rendimiento y productos estándar

El actual presidente y CEO Rick Clemmer asumió el cargo de Frans van Houten el 1 de enero de 2009. Clemmer ha enfatizado la importancia de los productos de "señal mixta de alto rendimiento" como un área clave de enfoque para NXP. A partir de 2011, los "productos estándar" que incluyen componentes como señales pequeñas, potencia y discretos integrados representaban el 30 por ciento del negocio de NXP.

El 26 de julio de 2010, NXP anunció que había adquirido Jennic con sede en Sheffield, Reino Unido, que ahora opera como parte de su línea de productos Smart Home and Energy, ofreciendo soluciones de conectividad inalámbrica basadas en ZigBee y JenNet-IP.

El 6 de agosto de 2010, NXP anunció su OPI en NASDAQ, con 34.000.000 de acciones, a un precio de $14 cada una.

En diciembre de 2010, NXP anunció que vendería su negocio Sound Solutions a Knowles Electronics, parte de Dover Corporation, por $855 millones en efectivo. La adquisición se completó el 5 de julio de 2011.

En abril de 2012, NXP anunció su intención de adquirir la consultoría de diseño electrónico Catena para trabajar en aplicaciones automotrices, para capitalizar la creciente demanda de reducción de emisiones de motores y comunicación entre vehículos e infraestructura, entre vehículos y conductor.

En julio de 2012, NXP vendió sus activos de convertidores de datos de alta velocidad a Integrated Device Technology.

En 2012, los ingresos de la unidad de negocio de Identificación de NXP fueron de $986 millones, un 41% más que en 2011, en parte debido al creciente aumento de las ventas de chips NFC y elementos seguros.

El 4 de enero de 2013, NXP y Cisco anunciaron su inversión en Cohda Wireless, una empresa australiana centrada en comunicaciones entre vehículos y entre vehículos e infraestructura.

En enero de 2013, NXP anunció entre 700 y 900 despidos en todo el mundo en un esfuerzo por reducir costos relacionados con "servicios de soporte".
En mayo de 2013, NXP anunció que adquirió Code Red Technologies, un proveedor de herramientas de desarrollo de software integrado como LPCXpresso IDE y Red Suite.

 

Principales mercados

NXP ofrece soluciones de señal mixta de alto rendimiento y productos estándar para una amplia gama de aplicaciones, que incluyen:
Automoción
Identificación
Infraestructura inalámbrica
Iluminación
Industrial
Móvil
Consumo
Computación

 

Ubicaciones en todo el mundo

Sede de NXP en Eindhoven, Países Bajos, julio de 2011

NXP LPC1114 en paquete HVQFN de 33 pines y LPC1343 en paquete LQFP de 48 pines, ambos microcontroladores ARM Cortex-M
La sede global de NXP Semiconductors está en Eindhoven, Países Bajos. La empresa tiene operaciones en más de 25 países, con equipos de diseño de ingeniería en 19 ubicaciones en todo el mundo.

NXP cuenta actualmente con 11 sitios de fabricación, con seis sitios de prueba y ensamblaje y seis fábricas de obleas:

Prueba y Ensamblaje
Bangkok, Tailandia
Cabuyao City, Filipinas
Guangdong, China
Hong Kong, China
Kaohsiung, Taiwán
Seremban, Malasia
Fábricas de Obleas
Hamburgo, Alemania
Jilin, China
Mánchester, Reino Unido
Nimega, Países Bajos (2 fábricas)
Singapur

Preguntas Generales Sobre la Extracción de Firmware de Microcontroladores

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• Protección de EEPROM y Flash contra lectura no autorizada

  La lectura de un procesador EEPROM y la capacidad de volcar la memoria flash y EEPROM son objetivos principales de cualquier atacante. El bloqueo de bits de bloqueo del MCU está diseñado específicamente para bloquear estas operaciones. Pero, ¿cómo funciona en la práctica? Normalmente, se quema un fusible o eFuse después de la programación. Este fusible deshabilita los comandos de lectura externos. El controlador de memoria del MCU verifica este fusible antes de permitir cualquier acceso. Si el fusible está quemado, el controlador devuelve basura o aborta. Sin embargo, el fusible puede ser omitido. Por ejemplo, un glitch de voltaje puede hacer que el controlador piense que el fusible no está quemado. El atacante puede entonces leer la memoria. Para prevenir esto, algunos MCU utilizan múltiples fusibles en un esquema de votación. Dos de cada tres fusibles deben coincidir. Esto dificulta los glitches. Además, el circuito de lectura del fusible puede diseñarse para ser insensible a las caídas de voltaje. Utiliza una referencia de banda prohibida. La banda prohibida proporciona un voltaje estable. El bloqueo de bits de bloqueo del MCU también incluye una ventana de temporización. Los comandos de lectura solo se permiten durante una ventana específica después del reinicio. Fuera de esa ventana, se ignoran. El atacante debe cronometrar su volcado con precisión. Esto reduce la posibilidad de una extracción exitosa. Otra técnica es cifrar el bus de memoria. Incluso si el atacante vuelca la flash y EEPROM, los datos están cifrados. La clave de descifrado se almacena en un área separada que no es legible. La lectura de un procesador EEPROM solo es posible si la clave también se lee. Pero el área de la clave tiene su propio bloqueo. El bloqueo de la clave es independiente del bloqueo principal. Esto es una protección de dos factores. La decapsulación y recuperación de código pueden exponer las capas metálicas. Pero si la memoria utiliza detección diferencial, los valores de los bits no son evidentes. El atacante necesita sondear múltiples nodos. Copiar el contenido de la memoria criptográfica se convierte en una tarea compleja. La ingeniería inversa de microcontroladores debe reconstruir la lógica de cifrado. La extracción de firmware produce texto cifrado. Sin la clave, es inútil. Algunos MCU también implementan un mecanismo de protección contra lectura que deshabilita permanentemente toda la memoria si se detecta manipulación. Esto se llama "borrado seguro" o "zeroización". El bloqueo de bits de bloqueo del MCU activa este borrado si se sospecha un ataque. Por ejemplo, si el sensor de temperatura detecta un rayo láser, el chip se borra a sí mismo. Esta es una defensa activa. La lectura de un procesador EEPROM se evita porque la EEPROM se borra. Los intentos de volcar la flash y EEPROM dan como resultado todos ceros. La decapsulación y recuperación de código revelan celdas borradas. Copiar el contenido de la memoria criptográfica es imposible. La ingeniería inversa de microcontroladores no encuentra nada. La extracción de firmware produce datos vacíos. Esta es la protección definitiva. Sin embargo, los falsos positivos pueden inutilizar el dispositivo. Por lo tanto, el umbral debe ser alto. El bloqueo de bits de bloqueo del MCU también incluye una lectura protegida por contraseña. La contraseña es un secreto de 128 bits. El atacante debe adivinarla. La fuerza bruta es inviable. Pero los ataques de canal lateral en la verificación de la contraseña pueden revelarla. Por lo tanto, la verificación debe ser de tiempo constante. Muchos MCU implementan un retraso fijo independientemente de si la contraseña es correcta. Esto previene ataques de temporización. El bloqueo de bits también limita el número de intentos fallidos. Después de algunos fallos, el bloqueo bloquea permanentemente la lectura. Esto es similar al PIN de una tarjeta SIM. El bloqueo de bits de bloqueo del MCU también se puede configurar para requerir una clave física. La clave es un dongle que se conecta a un pin dedicado. Sin el dongle, la lectura está deshabilitada. Esto es común en equipos industriales. El dongle contiene un secreto que el MCU verifica. La verificación se realiza mediante un desafío-respuesta. La respuesta se calcula utilizando un algoritmo secreto. El algoritmo está implementado en hardware. Por lo tanto, el atacante no puede copiarlo. La lectura de un procesador EEPROM solo se permite después de una autenticación exitosa. De manera similar para volcar flash y EEPROM. La decapsulación y recuperación de código son inútiles porque la autenticación se basa en el dongle. El dongle es externo. El bloqueo de bits de bloqueo del MCU es ahora parte de un ecosistema más amplio. Copiar el contenido de la memoria criptográfica del MCU solo no revela el secreto. La ingeniería inversa de microcontroladores también debe invertir el dongle. Eso es mucho más difícil. La extracción de firmware sigue siendo posible, pero el firmware depende del dongle. Sin el dongle, el firmware no funciona. Por lo tanto, el atacante no gana nada. Así, el bloqueo de bits de bloqueo del MCU se puede mejorar con autenticación externa. En resumen, proteger la EEPROM y la flash contra la lectura no autorizada requiere una combinación de fusibles, cifrado, ventanas de temporización, respuesta activa a manipulaciones, límites de contraseñas y claves externas. El bloqueo de bits de bloqueo del MCU es el control central. Debe ser robusto contra ataques físicos, eléctricos y lógicos. La lectura de un procesador EEPROM, el volcado de flash y EEPROM, la decapsulación y recuperación de código, la copia del contenido de la memoria criptográfica, la ingeniería inversa de microcontroladores y la extracción de firmware se ven frustrados por un bloqueo bien diseñado.