[發明專利]物理不可克隆功能器件和方法

在審

• 申請號: 202110315905.8
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113515785A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: F·拉羅薩
• 申請（專利權）人: 意法半導體(魯塞)公司
• 主分類號: G06F21/73
• 分類號: G06F21/73;G06F21/72
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

本公開的實施例涉及物理不可克隆功能器件和方法。一種實施例系統包括物理不可克隆功能器件，其中該器件包括非易失性存儲器單元的第一組件，每個非易失性存儲器單元都具有被嵌入在半導體襯底中的選擇晶體管以及具有電連接的控制柵極和浮置柵極的耗盡型狀態晶體管，該狀態晶體管具有屬于公共隨機分布的相應的有效閾值電壓；以及處理電路，被配置為基于對第一組件的存儲器單元的狀態晶體管的有效閾值電壓的讀取，來向器件的輸出接口傳送輸出數據組。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2020年3月25日提交的法國申請No.2002929的權益，其申請內容通過引用整體并入本文。

技術領域

實施例器件和方法涉及物理不可克隆功能(PUF)，并且特別涉及在集成電路內執行的物理不可克隆功能。

背景技術

物理不可克隆功能根據物理不可克隆功能的隨機或部分隨機物理特性自動生成唯一的不可預測碼。這些物理特性可以由在物理不可克隆功能的制造期間的變化導致。

因此，克隆這種功能是非常困難的，甚至是不可能的。

此外，所生成的代碼的內容是唯一的，因為它從一種物理不可克隆功能到另一種物理不可克隆功能不同，無法被預測并且例如可以取決于在功能接通期間的部件的特定配置。因此，例如，物理不可克隆功能可以由非易失性存儲器產生，該非易失性存儲器在接通期間的內容取決于存儲器的部分隨機物理特性，這些制造變化引起不同存儲器的不同物理特性。

發明內容

一方面，需要物理不可克隆功能具有足夠的魯棒性，以便在重復使用之后以及在溫度變化的情況下，特別是隨著時間的推移保持不變。

另一方面，需要物理特性的隨機變化易于標識，以便明確地區分不同的數據。

此外，需要物理不可克隆功能的實施例需要很少或不需要專用的制造步驟。

唯一的不可預測碼通常包括一系列隨機數據，并且主要被用作加密密鑰。這些數據通常是秘密。

例如，可以使用隨機存取或非易失性存儲器、甚至環形振蕩器或者甚至特定邏輯電路來產生物理不可克隆功能。

然而，在某些情況下，這些現有技術器件可以或多或少容易在集成電路內可檢測，或者相對于溫度變化或老化不是特別魯棒，或者甚至對通過故障植入進行的攻擊敏感，或者甚至具有懲罰性的表面足跡(footprint)。

因此，需要對外部變化和/或老化具有魯棒性的物理不可克隆功能結構，其數據在讀取時可以被清楚地辨別，同時很難被第三方攻擊提取。也將有利的是，結構容易地使用現有技術進行生產、并且具有不是懲罰性的表面足跡。

根據一個方面，提出了一種系統，包括物理不可克隆功能器件，該器件包括：

-非易失性存儲器單元的第一組件，各自具有被嵌入在半導體襯底中的選擇晶體管以及具有電連接的控制柵極與浮置柵極的耗盡型狀態晶體管，該狀態晶體管具有屬于公共隨機分布的相應的有效閾值電壓；以及

-處理電路，被配置為基于對第一組件的存儲器單元的狀態晶體管的有效閾值電壓的讀取，來向器件的輸出接口傳送輸出數據組。

該組輸出數據通常是由一系列隨機數據形成的唯一的不可預測碼，其可有利地用作加密/解密密鑰。

這種具有嵌入式選擇晶體管的非易失性存儲器單元的結構特別緊湊。已經在專利申請US 2013/0228846中詳細描述。

然而，在這種情況下，與常規單元相比，第一組件的存儲器單元的狀態晶體管是耗盡型的，并且具有電連接的控制柵極和浮置柵極。