[發明專利]一種采用2T2R混合結構的物理不可克隆函數電路

有效

• 申請號: 201811328058.3
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109547207B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 張會紅;陳鑫輝;潘釗
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 方小惠

本發明公開了一種采用2T2R混合結構的物理不可克隆函數電路，包括驅動譯碼電路、時序控制電路、差分放大器陣列和PUF陣列，PUF陣列由m×m個PUF單元按照m行m列的方式排布形成，每個PUF單元分別包括第一憶阻器、第二憶阻器、第一NMOS管和第二NMOS管，第一憶阻器的一端為PUF單元的位線端，第一憶阻器的另一端和第一NMOS管的漏極連接，第二憶阻器的一端為PUF單元的反相位線端，第二憶阻器的另一端和第二NMOS管的漏極連接，第一NMOS管的柵極和第二NMOS管的柵極連接且其連接端為PUF單元的字線端，第一NMOS管的源極和第二NMOS管的源極均接地；優點是硬件誤碼率低、且密度高。

技術領域

本發明涉及一種物理不可克隆函數電路，尤其是涉及一種采用2T2R混合結構的物理不可克隆函數電路。

背景技術

隨著物聯網（IoT）技術的飛速發展，無處不在的物聯網端點設備包括可穿戴設備、家用電器和各種傳感器，這些物聯網端點設備終端的安全性已經引起廣泛關注。在高級別安全應用中，需要高達15Kb的密鑰長度和復雜的加密算法，如橢圓曲線加密（ECC）和RSA算法。其中，安全密鑰的生成和存儲過程必須滿足以下條件：確保密鑰不可預測和唯一的隨機源，以及可靠地存儲密鑰的受保護存儲器。

物理不可克隆函數(Physical Unclonable Functions，PUF)是安全領域的“DNA特征識別技術”，具有唯一性、隨機性和不可克隆性，其通過提取制造過程中無法避免引入的工藝偏差，產生無限多個并且特有的密鑰。它能夠解決上述識別（ID）和加密密鑰生成的要求。在CMOS工藝中，基于傳播延遲的PUF電路，如環形振蕩器和SRAM的閾值電壓等，在最先進制造工藝下PUF輸出數據，容易在電壓-溫度-老化等條件下數據發生變化，從而導致較大的誤碼率（Bit Error Rate, BER）。同時，基于SRAM的PUF可以為所需的BER規范提供了最佳的面積效率，但是物聯網端點受到高度區域限制，因此由SRAM實現的長密鑰會帶來較大面積開銷，使得PUF密度降低。華盛頓大學的Ying Su等研究人員在0.13μm工藝下實現有效長度為128位、功耗效率為1.6pJ/bit、穩定性達到96%的SRAM-PUF硬件指紋電路。但是，上述這些物理不可克隆函數電路均存在誤碼率高，單比特面積大等問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種硬件誤碼率低、且密度高的采用2T2R混合結構的物理不可克隆函數電路。