用于硬件安全认证的高可靠性物理不可克隆函数电路研究

发布时间：2024-03-07 04:19

　　近年来,针对硬件安全的研究已经逐渐从基于密钥的加密算法转向硬件固有的信任根。物理不可克隆函数因为其轻量级,低功耗,快速响应和低测试成本的优点,成为了一种新兴的安全原语。物理不可克隆函数的出现使得曾对电路性能有着负面影响的纳米级工艺误差现在却可以用来为每块芯片产生唯一的安全身份码。此外,物理不可克隆函数的防篡改特性以及其支持的询问机制不需要永久存储的密钥(或明确定义的算法)便可以安全识别设备的能力使其降低了许多强大的硬件攻击手段所带来的风险,例如针对智能卡和安全令牌的逆向工程,探针探测和故障注入等攻击。然而,工作环境的不确定性使得物理不可克隆函数电路在实际部署时不可避免的会发生错误。因此,创新性的电路结构,纠错机制以及在各种安全协议中的应用方法是物理不可克隆函数这一领域中几种主流的研究方向。本课题的研究内容主要包括了创新的电路结构和纠错机制两个方向。在电路创新方面,本课题提出了一种基于交叉耦合结构的高可靠性物理不可克隆函数电路。交叉耦合结构内部晶体管之间的模拟信号会因为工艺误差产生失配,并且这种失配会因为正反馈机制被迅速放大,以防止被噪声淹没导致误码。最终失配的模拟信号会被放大成数字输出...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1标准0.8微米工艺光刻出来的两条金属线（黑色部分）

用于硬件安全认证的高可靠性物理不可克隆函数电路研究6第2章物理不可克隆函数2.1PUF的基本介绍芯片制造是一个十分繁琐的过程，从湿洗来保证硅晶圆表面没有杂质，到光刻去刻出想要的形状，到离子注入，再到干蚀刻，湿蚀刻，等离子冲洗，热处理，再到最后的晶圆测试和打磨，一共要经历十几个步骤....

图2-2短沟道效应对电流的影响情况

用于硬件安全认证的高可靠性物理不可克隆函数电路研究6第2章物理不可克隆函数2.1PUF的基本介绍芯片制造是一个十分繁琐的过程，从湿洗来保证硅晶圆表面没有杂质，到光刻去刻出想要的形状，到离子注入，再到干蚀刻，湿蚀刻，等离子冲洗，热处理，再到最后的晶圆测试和打磨，一共要经历十几个步骤....

图2-3掺杂原子数目和位置的随机掺杂波动

用于硬件安全认证的高可靠性物理不可克隆函数电路研究6第2章物理不可克隆函数2.1PUF的基本介绍芯片制造是一个十分繁琐的过程，从湿洗来保证硅晶圆表面没有杂质，到光刻去刻出想要的形状，到离子注入，再到干蚀刻，湿蚀刻，等离子冲洗，热处理，再到最后的晶圆测试和打磨，一共要经历十几个步骤....

图2-4物理不可克隆函数芯片的基本概念

尺寸晶体管并采用指状交叉或者中心对称的版图形状来尽可能减小晶体管之间不匹配。对于数字电路来说，工艺误差引起的差异则会造成时钟偏移，严重时甚至会影响数字信号建立时间和保持时间的要求，导致亚稳态问题。为了避免上述类似的问题，电路在设计时通常会保留一定的裕量，使得电路具有一定的容错能力....

本文编号：3921378