[發明專利]一種利用基準電流源的電流型PUF電路

有效

• 申請號: 201710894913.6
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107544607B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 汪鵬君;李剛;張會紅
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 方小惠

本發明公開了一種利用基準電流源的電流型PUF電路，包括輸入寄存器、基準電流源、偏差電流比較器以及時序控制器，輸入寄存器用于保證激勵信號同步，避免不同步的激勵信號影響輸出響應，基準電流源產生具有溫度和電壓補償的基準電流，偏差電流源陣列產生受激勵信號控制的兩路偏差電流，偏差電流比較器則根據偏差電流源陣列提供的偏差電流大小產生判決輸出，時序控制器則用于產生PUF電路工作的時序信息；優點是偏差電流源陣列輸出具有較高的魯棒性的偏差電流，本發明的PUF電路具有較高的可靠性，實驗結果表明，本發明的PUF電路具有良好的唯一性，且工作在不同溫度(?40～120℃)和電壓(1.08～1.32V)下的可靠性高達99.6％。

技術領域

本發明涉及一種PUF電路，尤其是涉及一種利用基準電流源的電流型PUF電路。

背景技術

隨著互聯網技術的飛速發展，信息安全越來越受到人們關注。物理不可克隆函數(Physical Unsolvable Function，PUF)電路從硬件紋理特性上提供了一種增強信息安全的途徑。硅基PUF電路是集成電路領域的特征識別技術，通過提取IC制造過程中的隨機工藝偏差可產生具有唯一性和不可克隆性的密鑰。唯一性是指一個給定的PUF電路具有唯一的函數功能，即能夠產生滿足唯一標識其自身的激勵相應對(Challenge Response Pairs,CRPs)；物理不可克隆性是指復制一個具有相同函數功能的電路難度極大。PUF電路的唯一性和不可克隆性使它在設備認證、密鑰生成、IP保護等信息安全領域具有廣闊的應用前景。

集成電路制造過程中的隨機工藝偏差表現在在電學特性上為電流、電壓、延時等不同。硅基PUF電路按照偏差信號的類型不同，可分為電流型、電壓型和延時型三大類。偏差信號產生電路作為PUF電路的關鍵模塊其生成的偏差信號的魯棒性直接影響電流型PUF電路的可靠性。當前，PUF電路利用集成電路制造過程中MOS管的幾何尺寸偏差和工藝參數偏差(摻雜濃度、氧化層厚度、擴散深度等)來設計偏差信號產生電路。然而現階段的PUF電路在偏差信號產生電路設計方面存在缺陷，使得偏差信號的魯棒性較低。例如Arbiter-PUF電路利用開關延時單元構建產生延時偏差信號的偏差信號產生電路，由于開關延時單元易受PVT影響，從而使得所產生的延時偏差信號魯棒性較低；RO-PUF電路利用環形振蕩器構建產生頻率偏差信號的偏差信號產生電路，由于環形振蕩器對溫度敏感，使得產生的頻率偏差信號魯棒性較差；SRAM-PUF電路利用交叉耦合反相器構建產生電流偏差信號的偏差信號產生電路，由于該結構存在正反饋效應，使其在求值階段對環境變極為敏感，魯棒性差。受到偏差信號產生電路魯棒性不高的影響，現有的PUF電路的可靠性亟待提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可靠性較高的利用基準電流源的電流型PUF電路。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種利用基準電流源的電流型PUF電路，包括時序控制器、輸入寄存器、偏差電流比較器和偏差信號產生電路，所述的時序控制器具有時鐘端、置位端、第一輸出端和第二輸出端，所述的時序控制器的時鐘端用于接入時鐘控制信號，所述的時序控制器的置位端用于接入置位信號，所述的輸入寄存器具有使能端、輸入端和m個輸出端，m為大于等于2的整數，所述的偏差電流比較器具有電源端、使能端、第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述的時序控制器的第一輸出端和所述的輸入寄存器的使能端連接，所述的時序控制器的第二輸出端和所述的偏差電流比較器的使能端連接，所述的輸入寄存器的輸入端為所述的利用基準電流源的電流型PUF電路的輸入端，所述的偏差電流比較器的輸出端為所述的利用基準電流源的電流型PUF電路的輸出端，所述的偏差信號產生電路包括偏差電流源陣列和基準電流源，所述的偏差電流源陣列具有m個輸入端、第一偏置端、第二偏置端、第一輸出端和第二輸出端，所述的基準電流源具有電源端、第一輸出端和第二輸出端；