[發明專利]用于生成PUF特征碼的裝置

有效

• 申請號: 201910189870.0
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN111695162B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 楊家奇
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: G06F21/73
• 分類號: G06F21/73;H04L9/32
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 高偉;卜璐璐

本發明提供一種用于生成PUF特征碼的裝置，該裝置包括PUF基本單元、模數轉換器和計算單元，其中：PUF基本單元包括多個電阻器件和為電阻器件提供電流的電流源，多個電阻器件包括在待生成PUF特征碼的設備中，每個電阻器件的電阻值隨工藝因素的變化而變化；模數轉換器獲取每個電阻器件兩端的模擬的電壓值，并將每個電阻器件兩端的模擬的電壓值轉換為數字的電壓碼值；計算單元基于電壓碼值確定多個電阻器件各自的電阻碼值，計算電阻碼值的均值，并基于每個電阻器件的電阻碼值與均值的大小關系生成設備的PUF特征碼。本發明的用于生成PUF特征碼的裝置可以選自設備中固有的工作電路，在生成PUF特征碼時具有較高的隱蔽性，且生成的PUF特征碼0/1均衡，安全性更高。

技術領域

本發明涉及信息安全技術領域，具體而言涉及一種用于生成物理不可克隆功能(PUF)特征碼的裝置。

背景技術

用于識別一個器件最好的私密鑰匙，就是利用PUF特征碼計算得出的密鑰。PUF基于器件生產制造期間隨意產生的物理特性，由于加工過程中微小的不可控的隨機變化，使得這些特點成為每個器件獨一無二的特點。雖然這些變化無法預先確定或控制，但是如果它們可以在足夠低的噪聲中測量或足夠穩定，則這些測量可用于建構該器件特有的私有密鑰。

PUF是無生命器件的生物測定特征，與人類的指紋或視網膜類似。與由相同DNA“制造”卻具有獨特指紋的雙胞胎一樣，采用相同藍本的工藝制造的無生命物體固有的PUF也是獨一無二的。由于無法避免的小的變化，在一定程度上，完美的克隆實際上是不可能的，而PUF正是利用了這一事實來提供優勢。

對于一個器件而言，在生成PUF特征碼時，要求PUF特征碼具有唯一性、固定性和高產性。此外，還要求PUF特征碼具有較高的隱蔽性。在現有的技術中，一般會在器件中特殊設置一個PUF生成電路，用于器件的PUF特征碼的生成。例如，靜態隨機存取存儲器(SRAM)中的PUF生成電路是一塊構造單一且重復性高的電路，可識別性高，在器件用于信息安全領域中時十分不利。

發明內容

本發明提供了一種用于生成PUF特征碼的裝置，所述裝置包括PUF基本單元、模數轉換器和計算單元，其中：所述PUF基本單元包括多個電阻器件和為所述電阻器件提供電流的電流源，所述多個電阻器件包括在待生成PUF特征碼的設備中，每個所述電阻器件的電阻值隨工藝因素的變化而變化；所述模數轉換器獲取每個所述電阻器件兩端的模擬的電壓值，并將每個所述電阻器件兩端的模擬的電壓值轉換為數字的電壓碼值；所述計算單元基于所述電壓碼值確定所述多個電阻器件各自的電阻碼值，計算所述電阻碼值的均值，并基于每個所述電阻器件的電阻碼值與所述均值的大小關系生成所述設備的PUF特征碼。

在本發明的一個實施例中，所述計算單元進一步用于：將所述均值加入到所述PUF特征碼中。

在本發明的一個實施例中，所述計算單元進一步用于：計算所述多個電阻器件的電阻碼值的標準差，并將所述標準差加入到所述PUF特征碼中。

在本發明的一個實施例中，所述計算單元進一步用于：將表示以下中的至少一項的碼加入到所述PUF特征碼中：所述電阻碼值中是否存在大于標準最大值的電阻碼值；所述電阻碼值中是否存在小于標準最小值的電阻碼值；所述電阻碼值的所述標準差是否滿足標準。

在本發明的一個實施例中，所述PUF基本單元包括多個PUF子單元，每個所述PUF子單元包括一個所述電阻器件和一個所述電流源。

在本發明的一個實施例中，所述PUF基本單元包括多個PUF子單元，每個所述PUF子單元包括一個所述電阻器件，所述多個PUF子單元共享一個所述電流源。

在本發明的一個實施例中，每個所述PUF子單元還包括一個開關，所述開關的一端連接所述電阻器件，另一端連接所述模數轉換器。

在本發明的一個實施例中，所述電阻器件為具有開關功能的器件。

在本發明的一個實施例中，所述電阻器件為N阱電阻器件或NMOS晶體管。