Térahertz

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12474 (2023) Citer cet article

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Les produits contrefaits présentent des risques économiques, sécuritaires et sanitaires importants. Une approche pour atténuer ces risques consiste à établir la provenance des produits en remontant jusqu'à leurs origines de fabrication. Toutefois, les méthodes d’identification actuelles, telles que les codes-barres et les RFID, présentent des limites qui les rendent vulnérables à la contrefaçon. De même, les mémoires non volatiles, les fonctions physiquement non clonables et les techniques émergentes telles que les étiquettes de sécurité diamant non clonables et les empreintes génétiques ont également leurs propres limites et défis. Pour qu’une solution de traçabilité soit largement adoptée, elle doit répondre à certains critères, notamment être peu coûteuse, unique, immuable, facilement lisible, standardisée et non clonable. Dans cet article, nous proposons une solution qui utilise des lasers pulsés ultracourts pour créer des étiquettes physiques uniques, non clonables et immuables. Ces étiquettes peuvent ensuite être lues de manière non destructive à l’aide de la spectroscopie Terahertz (THz) en champ lointain. L’objectif principal de cet article est d’étudier la faisabilité de l’approche proposée. Nous visons à évaluer la capacité à distinguer des marques laser de différentes profondeurs, à évaluer la sensibilité de la lecture THz aux paramètres de gravure laser, à examiner la capacité à capturer des marques à haute densité d'informations et à explorer la capacité à capturer des étiquettes souterraines. En abordant ces aspects, notre méthode a le potentiel de servir de solution universelle pour un large éventail d’applications de traçabilité.

Les produits contrefaits1,2 imposent des risques économiques, sécuritaires et sanitaires importants aux gouvernements, aux industries et aux sociétés. Les produits microélectroniques contrefaits entraînent des milliards de dollars de pertes annuelles, tandis que les produits pharmaceutiques contrefaits mettent quotidiennement en danger des milliers de vies. Éviter l'utilisation de produits contrefaits est peut-être l'action la plus efficace pour atténuer ces risques, ce qui nécessite d'établir la provenance des produits en remontant jusqu'à leurs origines de fabrication. Actuellement, plusieurs techniques sont utilisées pour résoudre ce problème3, notamment les codes-barres, les RFID passives et actives, etc. Cependant, malgré leur efficacité partielle pour répondre à certains problèmes de traçabilité, divers défis persistent. L’un des défis majeurs réside dans le fait que ces méthodes d’identification elles-mêmes sont susceptibles d’être contrefaites4. Les contrefacteurs peuvent facilement cloner des identifiants existants, tels que des codes-barres, pour faire passer leurs produits pour authentiques. Bien que des méthodes plus sophistiquées aient été proposées, elles s'accompagnent souvent de coûts de mise en œuvre élevés, de difficultés de manipulation, de complexités de lecture et de problèmes d'utilisation. Les mémoires non volatiles (NVM), qui peuvent être utilisées pour les puces, sont coûteuses et peuvent ne pas convenir aux puces plus petites5. L'utilisation de mémoires non volatiles (NVM) nécessite la mise sous tension de l'appareil, ce qui devient peu pratique lorsqu'il s'agit de traiter un grand nombre de pièces nécessitant une enquête dans leurs emballages. De même, les fonctions physiques non clonables (PUF), qui s'appliquent également aux puces électroniques6, rencontrent le même défi : nécessiter la mise sous tension de l'appareil et présentent des limitations supplémentaires concernant le stockage des informations. En effet, si les PUF permettent la création d’une signature unique, ils ne permettent pas l’intégration sélective de données sur l’appareil. Les méthodes nouvellement émergentes comportent également leur propre ensemble de défis. Par exemple, l’étiquette de sécurité diamant non clonable (DUST) est une méthode tendance qui fournit une identité inviolable pour les objets physiques en utilisant des nanocristaux de diamant issus de l’ingénierie quantique intégrés dans des polymères hautes performances7. Cependant, cette solution est coûteuse et pose des difficultés de mise en œuvre. De plus, elle n’est pas envisagée comme une solution pratique pour une application au niveau des puces, ce qui entraîne une traçabilité perturbée de la chaîne de contrôle. De même, les solutions d’empreintes génétiques, comme celle développée par Haelixa, rencontrent des défis similaires lorsqu’elles sont appliquées à la microélectronique8. En général, une solution de traçabilité efficace doit répondre aux critères suivants afin de pouvoir être largement adoptée par les industries et les gouvernements comme moyen de surmonter les problèmes de contrefaçon existants : (1) l'intégration d'identifiants dans les produits doit être peu coûteuse ; (2) Les identifiants doivent être uniques ; (3) Les identifiants doivent être immuables dans le sens où toute tentative de mutation doit être identifiable et entraîner la destruction de l'identifiant ; (4) Les identifiants doivent être facilement lisibles, de préférence de manière passive (c'est-à-dire sans nécessiter de mise sous tension) pour être adaptés aux applications sur le terrain et à volume élevé ; (5) Les identifiants doivent être standardisés afin de pouvoir être largement adoptés, ce qui est essentiel pour leur efficacité ; et (6) les identifiants doivent être impossibles à cloner. Nous introduisons une nouvelle approche qui peut potentiellement répondre à tous les critères énumérés ci-dessus. La technique proposée utilise un laser pulsé ultracourt pour créer des étiquettes physiques uniques, non clonables et immuables, de manière rapide et peu coûteuse. Il utilise en outre la spectroscopie Terahertz (THz)9 en champ lointain pour lire les étiquettes de surface et souterraines de manière non destructive. L'objectif de cet article est d'étudier différents aspects de la faisabilité de la méthode décrite, en vue de développer une solution universelle pour un large éventail d'applications de traçabilité. La faisabilité de l'imagerie THz de l'heure d'arrivée pour distinguer les marques laser de différentes profondeurs et la résolution de ces lectures sont étudiées. De plus, la sensibilité de la lecture THz aux paramètres de gravure laser utilisés pour créer la marque est étudiée. La capacité de la méthode proposée à créer des marques à haute densité d'informations (c'est-à-dire de grandes quantités de données par unité de surface) est évaluée en étudiant la faisabilité de capturer un profil de surface composé de régions avec différentes valeurs de hauteur. Enfin, la capacité de la méthode de lecture THz à capturer des balises souterraines est explorée.