关于低功耗SRAM PUF的研究
发布时间：2021-07-03 09:52
在当今社会,每天都会有大量信息的交换与传输。在这些信息的交换传输中,信息安全问题不容忽视,因此常使用AES,DES等加密方式去加密一些重要的信息。而在AES,DES或其它加密方式的使用中需要使用到大量随机数源,过去使用的随机数常为算法产生的伪随机数,安全性较低。为解决信息安全上的不足,出现了物理不可复制函数PUF这一概念,随后对物理不可复制函数PUF的研究一直在不断进行着。本文对SRAM PUF的运行过程,运行原理进行了分析,并在过去Pelgrom关于晶体管失配研究的基础上,提出了一种新的6T-SRAM PUF模型,利用virtuoso软件仿真验证了晶体管尺寸,节点电容,电压上升时间对SRAM PUF上电状态的影响,并找到了最优失配情况和最低功耗下的6T-SRAM PUF尺寸。在新模型的基础上,本文提出了一种新的8T-SRAM PUF,相比于6T,8T通过加入两个开关管,实现了对电路失配程度的放大。8T-SRAM PUF电路在罗姆130nm CMOS工艺下进行了版图设计和流片。单个单元阵列包括64行*4列=256个单元,一共7个单元阵列,共256*7=1792个单元。流片完成后对两块S...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 物理不可复制函数国内外研究历史与现状
1.3 本文的主要贡献与创新
1.4 本文的组织结构
第二章 物理不可复制函数PUF基础
2.1 晶体管失配的原因及种类
2.1.1 全局失配
2.1.2 局部失配
2.1.3 暂时失配
2.2 失配导致的晶体管特性变化
2.3 PUF的专用术语和性能标准
2.4 PUF的种类
2.4.1 仲裁器PUF
2.4.2 存储器PUF
2.5 PUF的优缺点与应用
2.6 本章小结
第三章 SRAM PUF建模与优化仿真
3.1 6T-SRAM PUF
3.1.1 SRAM与SRAM PUF
3.1.2 SRAM PUF的单元分类
3.1.3 过去 6T-SRAM PUF的运行模型
3.1.4 6T-SRAM PUF的运行过程
3.1.5 本文提出的 6T-SRAM PUF的模型
3.1.6 SRAM PUF的功耗
3.2 电路仿真
3.3 8T-SRAM PUF单元
3.4 本章小结
第四章 SRAM PUF实验研究
4.1 晶体管尺寸及单个单元版图设计
4.2 单元阵列排布与整体芯片版图
4.3 电路测试
4.3.1 测试环境
4.3.2 电路测试方案及测试结果
4.4 同其它SRAM PUF的比较
4.5 本章小结
第五章 SRAM PUF误码率改善
5.1 负偏置温度不稳定性NBTI
5.2 NBTI在PUF上的应用
5.3 SRAM PUF的后处理
5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PUF函数的轻量级双向认证协议[J]. 刘博雅,张悦,杨亚涛,孙亚飞. 计算机工程. 2019(02)
[2]PUF轻量级设备认证及其实现[J]. 柳亚男,戴泽坤,邱硕. 金陵科技学院学报. 2018(03)
[3]基于FPGA的提高PUF可靠性方法（英文）[J]. 梁华国,李伟迪,徐秀敏,王浩宇. Journal of Southeast University（English Edition）. 2018(01)
[4]Security Enhancement of Arbiter-Based Physical Unclonable Function on FPGA[J]. WANG Jun,LIU Shubo,XIONG Xingxing,LIANG Cai. Wuhan University Journal of Natural Sciences. 2017(02)
[5]基于Arbiter的PUF的改进[J]. 李若绪. 中国科技论文在线. 2011(10)
博士论文
[1]FPGA的物理不可克隆函数关键技术研究[D]. 庞子涵.中国矿业大学(北京) 2017
硕士论文
[1]基于PUF的无线体域网安全技术研究[D]. 董鹏琳.广西大学 2018
[2]基于PUF的硬件电路防护技术研究[D]. 李雪营.电子科技大学 2018
[3]物理不可克隆函数电路研究[D]. 张学龙.宁波大学 2014
本文编号：3262353
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 物理不可复制函数国内外研究历史与现状
1.3 本文的主要贡献与创新
1.4 本文的组织结构
第二章 物理不可复制函数PUF基础
2.1 晶体管失配的原因及种类
2.1.1 全局失配
2.1.2 局部失配
2.1.3 暂时失配
2.2 失配导致的晶体管特性变化
2.3 PUF的专用术语和性能标准
2.4 PUF的种类
2.4.1 仲裁器PUF
2.4.2 存储器PUF
2.5 PUF的优缺点与应用
2.6 本章小结
第三章 SRAM PUF建模与优化仿真
3.1 6T-SRAM PUF
3.1.1 SRAM与SRAM PUF
3.1.2 SRAM PUF的单元分类
3.1.3 过去 6T-SRAM PUF的运行模型
3.1.4 6T-SRAM PUF的运行过程
3.1.5 本文提出的 6T-SRAM PUF的模型
3.1.6 SRAM PUF的功耗
3.2 电路仿真
3.3 8T-SRAM PUF单元
3.4 本章小结
第四章 SRAM PUF实验研究
4.1 晶体管尺寸及单个单元版图设计
4.2 单元阵列排布与整体芯片版图
4.3 电路测试
4.3.1 测试环境
4.3.2 电路测试方案及测试结果
4.4 同其它SRAM PUF的比较
4.5 本章小结
第五章 SRAM PUF误码率改善
5.1 负偏置温度不稳定性NBTI
5.2 NBTI在PUF上的应用
5.3 SRAM PUF的后处理
5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PUF函数的轻量级双向认证协议[J]. 刘博雅,张悦,杨亚涛,孙亚飞. 计算机工程. 2019(02)
[2]PUF轻量级设备认证及其实现[J]. 柳亚男,戴泽坤,邱硕. 金陵科技学院学报. 2018(03)
[3]基于FPGA的提高PUF可靠性方法（英文）[J]. 梁华国,李伟迪,徐秀敏,王浩宇. Journal of Southeast University（English Edition）. 2018(01)
[4]Security Enhancement of Arbiter-Based Physical Unclonable Function on FPGA[J]. WANG Jun,LIU Shubo,XIONG Xingxing,LIANG Cai. Wuhan University Journal of Natural Sciences. 2017(02)
[5]基于Arbiter的PUF的改进[J]. 李若绪. 中国科技论文在线. 2011(10)
博士论文
[1]FPGA的物理不可克隆函数关键技术研究[D]. 庞子涵.中国矿业大学(北京) 2017
硕士论文
[1]基于PUF的无线体域网安全技术研究[D]. 董鹏琳.广西大学 2018
[2]基于PUF的硬件电路防护技术研究[D]. 李雪营.电子科技大学 2018
[3]物理不可克隆函数电路研究[D]. 张学龙.宁波大学 2014
本文编号：3262353
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/3262353.html
