[發(fā)明專利]一種物理不可克隆單元及讀取電路

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110335319.X
• 申請(qǐng)日: 2021-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113129985A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧玉良;唐越;朱曉銳;鄭偉坤;莊偉堅(jiān);李昂陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市國(guó)微電子有限公司
• 主分類號(hào): G11C17/16
• 分類號(hào): G11C17/16;G11C8/08;G11C7/12
• 代理公司: 深圳市恒申知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44312
• 代理人: 鮑竹

本發(fā)明提供了一種物理不可克隆單元及讀取電路，所述物理不可克隆單元包括：第一字線、第二字線、第一位線、第二位線，以及鏡像設(shè)置的第一晶體管反熔絲和第二晶體管反熔絲，所述第一晶體管反熔絲分別與第一字線、第一位線、第二晶體管反熔絲連接，所述第二晶體管反熔絲還分別與第二字線、第二位線連接。本發(fā)明提供的物理不可克隆單元在輻照環(huán)境下不易發(fā)生器件失效或數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)，保證了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種物理不可克隆單元及讀取電路。

背景技術(shù)

隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展，各類人造衛(wèi)星、航天器以及地球站的之間的通信通信安全也需要關(guān)注。物理不可克隆PUF(Physical Unclonable Functions)技術(shù)是利用集成電路不可控的制造工藝差異，提取芯片特征生成具有唯一標(biāo)志的簽名數(shù)據(jù)。以特有的輕量級(jí)和防篡改屬性在芯片認(rèn)證、隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器和密鑰生成等硬件安全領(lǐng)域有著極大優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)有的常用PUF技術(shù)是基于SRAM和觸發(fā)器結(jié)構(gòu)的。但太空中銀河宇宙射線和輻射帶的輻射會(huì)使SRAM和觸發(fā)器發(fā)生數(shù)據(jù)改變，影響系統(tǒng)安全防護(hù)能力。

因此需要一種抗輻照的PUF結(jié)構(gòu)，在輻照環(huán)境下仍然能夠正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種物理不可克隆單元及讀取電路，旨在解決現(xiàn)有的PUF結(jié)構(gòu)容易受到宇宙射線和輻射影響的問(wèn)題。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

第一方面，提供了一種物理不可克隆單元，包括：第一字線、第二字線、第一位線、第二位線，以及鏡像設(shè)置的第一晶體管反熔絲和第二晶體管反熔絲，所述第一晶體管反熔絲分別與第一字線、第一位線、第二晶體管反熔絲連接，所述第二晶體管反熔絲還分別與第二字線、第二位線連接，同時(shí)通過(guò)第一字線向第一晶體管反熔絲和通過(guò)第二字線向第二晶體管反熔絲施加編程電壓，并拉低第一位線、第二位線的電壓形成壓差將第一晶體管反熔絲或第二晶體管反熔絲部分擊穿，以進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

其中，所述第一晶體管反熔絲包括第一柵極、第一源極、第一漏極，所述第二晶體管反熔絲包括第二柵極、第二源極、第二漏極，所述第一柵極與第一字線連接，所述第一源極與第一位線連接，所述第一漏極與第二漏極連接，所述第二源極與第二位線連接，所述第二柵極與第二字線連接。

其中，所述物理不可克隆單元還包括設(shè)于所述第一柵極和第一源極、第一漏極之間的第一厚柵氧化層及第一薄柵氧化層，以及設(shè)于所述第二柵極和第二源極、第二漏極之間的第二厚柵氧化層及第二薄柵氧化層。

第二方面，本發(fā)明還提供了一種讀取電路，包括電流比較電路、仲裁器，以及如第一方面所述的物理不可克隆單元；所述電流比較電路的第一端與所述第一晶體管反熔絲和第二晶體管反熔絲之間的結(jié)點(diǎn)連接，所述電流比較電路的第二端與仲裁器連接，并由所述仲裁器輸出讀取數(shù)據(jù)。

其中，所述電流比較電路包括三個(gè)并聯(lián)的電流比較器。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明通過(guò)第一字線、第二字線施加編程電壓并擊穿第一晶體管反熔絲或第二晶體管反熔絲來(lái)隨機(jī)生成數(shù)據(jù)，第一晶體管反熔絲和第二晶體管反熔絲具有較高的抗單粒子特性，即使在輻照劑量較高的環(huán)境下第一晶體管反熔絲和第二晶體管反熔絲阻值改變的范圍也不會(huì)影響存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的判定，保證了數(shù)據(jù)的安全。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的物理不可克隆單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一晶體管反熔絲與第二晶體管反熔絲連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的讀取電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式