[發明專利]用于物理不可克隆函數的測量機制

在審

• 申請號: 202110412600.9
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113539334A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 杰弗里·L·商塔格
• 申請（專利權）人: 硅谷實驗室公司
• 主分類號: G11C16/08
• 分類號: G11C16/08;G11C16/10;G11C16/24;G11C16/26;G06F7/58
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王蓉

一種用于物理不可克隆函數的測量機制。通過將多個閾值控制值提供給物理不可克隆函數位單元來測量多個物理不可克隆函數位單元。對與每個閾值控制值相關聯的測量結果進行評估，以確定在多個閾值控制值中具有正閾值控制值和負閾值控制值的閾值控制對，該閾值控制對導致期望數量的物理不可克隆函數位單元為強1和為強0。

技術領域

本公開涉及測量物理不可克隆函數(PUF)，其中可以有效地評估PUF位(bits)的可靠性。

背景技術

物理不可克隆函數(PUF)是生成隨機位的電路的隨機行為。該隨機行為可確保在看似相同的集成電路之間生成的隨機位是不同的。PUF用于安全應用，例如加密密鑰。

有許多方法可以制作PUF位單元(bitcell)。一種這樣的方法是基于SRAM位單元的單元，與諸如環形振蕩器的其他PUF方法相比，該單元具有較小的面積。SRAM PUF位單元的一個嚴重問題是在電壓(V)，溫度(T)和老化變化后的自然錯誤率高達15％，需要極昂貴的(區域，時間，功率)編碼來重建減少錯誤。

減少錯誤的現有技術解決方案包括確定重復讀取的位是否產生相同的值。這允許僅選擇電壓偏移大于(V_noise)的那些位。但是噪聲電壓通常遠小于電壓，溫度，老化(VTA)所引起的跳變點變化，因此仍包括跳變點相當小的位。這導致錯誤率的降低非常有限。另外，假設噪聲和初始偏移為高斯分布以及位單元統計信息中的非零偏差，則此過程會使偏差變得更糟。

期望利用模擬PUF的改進的測量技術來改善誤差減少。

發明內容

在一個實施例中，一種裝置包括多個物理不可克隆函數(PUF)位單元。有源測量控制函數被配置為提供多個正閾值控制值和多個負閾值控制值以在PUF位單元的無源測量中使用，并接收無源測量結果，該結果指示與每個正閾值控制值相關的強1的數量和與每個負閾值控制值相關的強0的數量。有源測量控制函數還被配置為從無源測量結果中確定具有正閾值控制值和負閾值控制值的閾值控制對，該閾值控制對導致第一期望數量的PUF位單元為強1和第二期望數量的PUF位單元為強0。

在另一個實施例中，一種用于測量具有多個物理不可克隆函數(PUF)位單元的PUF的方法，包括：提供多個閾值控制值以在PUF的讀取操作中使用。該方法還包括：接收讀取操作的無源測量結果，以及從無源測量結果中確定在多個閾值控制值中具有正閾值控制值和負閾值控制值的閾值控制對，該閾值控制對導致第一期望數量的PUF位單元為強1和第二期望數量的PUF位單元為強0。

附圖說明

通過參考附圖，可以更好地理解本發明，并且其許多目的，特征和優點對于本領域技術人員而言將是顯而易見的。

圖1示出了PUF位單元的實施例。

圖2A示出了PUF位單元中的兩個反相器的四個晶體管以及位于公共源極和實際接地之間的NMOS開關。

圖2B示出了PUF位單元中的兩個反相器的四個晶體管以及位于公共源極和VDD之間的PMOS開關。

圖3示出了包括向位線終端電路提供差分模擬總線對的差分數模轉換器(DAC)的實施例。

圖4示出了其中PUF位單元的陣列被布置在PUF頁面中的實施例。

圖5示出了由PUF頁面形成的陣列。

圖6示出了時序圖，該時序圖示出了將偏移應用于PUF位單元然后讀取該位單元。

圖7示出了基于環形振蕩器的PUF的高級框圖。

圖8示出了各種偏移電壓(V_os)的1和0的概率密度函數(pdf)。

圖9示出了在重建期間使用偏移控制的值(其等于正閾值控制值和負閾值控制值的平均值)以最小化誤差。