[發(fā)明專利]隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710461312.6
• 申請(qǐng)日: 2017-06-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107729773A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂士濂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F21/72
• 分類號(hào): G06F21/72;G06F21/78
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11287
• 代理人: 路勇

技術(shù)領(lǐng)域

本揭露涉及一種隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器(RNG)，更具體而言，涉及一種基于SRAM的真實(shí)隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器。

背景技術(shù)

已廣泛地認(rèn)可隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器在計(jì)算機(jī)時(shí)代是至關(guān)重要的。隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器可劃分為兩種類型：真實(shí)隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器，其從非確定性源產(chǎn)生數(shù)字；和偽隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器，其從確定性算法產(chǎn)生數(shù)字。用以產(chǎn)生真實(shí)隨機(jī)數(shù)字的高質(zhì)量隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器對(duì)于密碼應(yīng)用是令人滿意的。舉例來(lái)說(shuō)，真實(shí)隨機(jī)數(shù)字用作用于對(duì)信息和消息進(jìn)行加密的加密密鑰。

雖然偽隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)適當(dāng)較快，但偽隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器無(wú)法產(chǎn)生真實(shí)隨機(jī)數(shù)字，這是因?yàn)殡S機(jī)數(shù)字是通過(guò)確定性的算法而產(chǎn)生，即，隨機(jī)數(shù)字是所使用的算法的可預(yù)測(cè)給定知識(shí)。另一方面，代替依賴于確定性算法，真實(shí)隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器通常使用多種物理現(xiàn)象(例如，熱噪聲、雪崩噪聲、光學(xué)噪聲等)中的至少一者作為用以產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)字的隨機(jī)數(shù)字源。舉例來(lái)說(shuō)，真實(shí)數(shù)字產(chǎn)生器可使用由電阻器產(chǎn)生的熱噪聲且進(jìn)一步放大所述熱噪聲作為隨機(jī)電壓源。

由于被用作隨機(jī)數(shù)字源的物理現(xiàn)象通常呈非數(shù)字形式(例如，模擬信號(hào)、時(shí)域信號(hào)等)，因此現(xiàn)有真實(shí)隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器需要使用額外電路來(lái)將來(lái)自隨機(jī)數(shù)字源的信息從非數(shù)字形式進(jìn)一步處理為數(shù)字形式。此類進(jìn)一步處理可不利地影響現(xiàn)有真實(shí)隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器的性能，舉例來(lái)說(shuō)，所產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)字的隨機(jī)性水平。因此，現(xiàn)有隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器并非每一方面都令人滿意。

發(fā)明內(nèi)容

在一實(shí)施例中，揭露一種隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器(RNG)。所述RNG包括：存儲(chǔ)器位陣列，其具有多個(gè)位，其中每一位經(jīng)配置以在所述存儲(chǔ)器位陣列被通電時(shí)呈現(xiàn)初始邏輯狀態(tài)；和第一折疊電路，其耦合到所述存儲(chǔ)器位陣列，其中所述第一折疊電路經(jīng)配置以：讀取所述存儲(chǔ)器位陣列的第一位和第二位的初始邏輯狀態(tài)、對(duì)所述第一位的所述初始邏輯狀態(tài)執(zhí)行第一邏輯函數(shù)且對(duì)所述第二位的所述初始邏輯狀態(tài)執(zhí)行第二邏輯函數(shù)以污染所述第二位的所述初始邏輯狀態(tài)以提供所述第二位的經(jīng)更改初始邏輯狀態(tài)。

在另一實(shí)施例中，一種隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器(RNG)包括：存儲(chǔ)器位陣列，其具有多個(gè)位，其中每一位經(jīng)配置以在所述存儲(chǔ)器位陣列被通電時(shí)呈現(xiàn)初始邏輯狀態(tài)；和第一折疊電路，其耦合到所述存儲(chǔ)器位陣列，其中所述第一折疊電路經(jīng)配置以：讀取放置于所述存儲(chǔ)器位陣列的第一行上的第一位的初始邏輯狀態(tài)、讀取放置于所述存儲(chǔ)器位陣列的第二行上的第二位的初始邏輯狀態(tài)、對(duì)所述第一位的所述初始邏輯狀態(tài)執(zhí)行第一邏輯函數(shù)且對(duì)所述第二位的所述初始邏輯狀態(tài)執(zhí)行第二邏輯函數(shù)以污染所述第二位的所述初始邏輯狀態(tài)以提供所述第二位的經(jīng)更改初始邏輯狀態(tài)。

在又一實(shí)施例中，一種隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器(RNG)包括：存儲(chǔ)器位陣列，其具有多個(gè)位，其中每一位經(jīng)配置以在所述存儲(chǔ)器位陣列被通電時(shí)呈現(xiàn)初始邏輯狀態(tài)；第一折疊電路，其耦合到所述存儲(chǔ)器位陣列，其中所述第一折疊電路經(jīng)配置以：讀取所述存儲(chǔ)器位陣列的第一位和第二位的初始邏輯狀態(tài)、對(duì)所述第一位的所述初始邏輯狀態(tài)執(zhí)行第一邏輯函數(shù)且對(duì)所述第二位的所述初始邏輯狀態(tài)執(zhí)行第二邏輯函數(shù)以污染所述第二位的所述初始邏輯狀態(tài)以提供所述第二位的經(jīng)更改初始邏輯狀態(tài)；和第二折疊電路，其耦合到所述存儲(chǔ)器位陣列，其中所述第二折疊電路經(jīng)配置以：讀取所述存儲(chǔ)器位陣列的第三位和第四位的初始邏輯狀態(tài)、對(duì)所述第三位的所述初始邏輯狀態(tài)執(zhí)行所述第一邏輯函數(shù)且對(duì)所述第四位的所述初始邏輯狀態(tài)執(zhí)行所述第二邏輯函數(shù)以污染所述第四位的所述初始邏輯狀態(tài)以提供所述第四位的經(jīng)更改初始邏輯狀態(tài)，其中所述第一、第二、第三和第四位分別放置于所述存儲(chǔ)器位陣列的不同行上。

附圖說(shuō)明

當(dāng)連同附圖一起閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)說(shuō)明最佳地理解本揭露的方面。應(yīng)注意，各種構(gòu)件未按比例繪制。實(shí)際上，為論述的清晰起見(jiàn)，可任意地增加或減小各種構(gòu)件的尺寸。

圖1說(shuō)明根據(jù)各種實(shí)施例的真實(shí)隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器(tRNG)的示范性框圖。

圖2說(shuō)明根據(jù)各種實(shí)施例的圖1的tRNG的SRAM塊和折疊電路的示范性示意圖。

圖3A、3B、3C、3D和3E各自說(shuō)明根據(jù)某些實(shí)施例的圖2的SRAM塊的每一位處呈現(xiàn)的邏輯狀態(tài)的實(shí)例。

圖4A說(shuō)明根據(jù)各種實(shí)施例的說(shuō)明圖1的tRNG的SRAM塊的部分和起動(dòng)電路的部分的示范性示意圖。

圖4B說(shuō)明根據(jù)某些實(shí)施例的用以操作圖4A的起動(dòng)電路的信號(hào)的示范性波形。

圖5說(shuō)明根據(jù)某些實(shí)施例的用以使用圖1的tRNG來(lái)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)字向量的方法的流程圖。

圖6說(shuō)明根據(jù)某些實(shí)施例的可同時(shí)提供兩個(gè)或更多個(gè)隨機(jī)數(shù)字向量的另一真實(shí)隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生器(tRNG)的示范性框圖。