[发明专利]一种双胞胎存储型的多值物理不可克隆函数电路

说明书

本发明公开了一种双胞胎存储型的多值物理不可克隆函数电路，包括时序控制电路、译码器、驱动器、预充电电路、PUF阵列、16个数据加载电路和16个接口电路；驱动器包括32个结构相同的驱动电路，PUF阵列由512个PUF电路按照32行x16列的方式排布形成；优点是采用双胞胎结构的PUF电路产生2位随机源数据，利用数据加载电路和接口电路构成的多值逻辑电路将四值数据输出，实现位线的数量降低50％，在TSMC_LP65nm工艺下，采用全定制方式设计本发明的电路，其面积为0.019mm²，测试结果表明本发明的最低工作电压为320mV，对应的工作频率为110kHz，硬件利用率提高15％以上，能耗降低30％。

技术领域

本发明涉及一种多值物理不可克隆函数电路，尤其是涉及一种双胞胎存储型的多值物理不可克隆函数电路。

背景技术

随着集成电路技术和信息安全技术的发展，安全芯片的应用领域已经从传统的政治、经济、军事和外交等重要部门全面推广应用到社会的日常生活中，如身份认证、金融收费、汽车防盗、物流跟踪、防伪标识等等。然而随着攻击技术的发展，安全芯片受到的威胁越来越多。这些威胁大致可以分为软件攻击、物理攻击、软件和物理联合攻击，其中物理攻击又包括侵入式攻击和非侵入式攻击。侵入式攻击又称为强力攻击，包括微探测、激光切割等，通过硬件反向技术进行非法克隆关键信息，从而盗取密钥信息或者实现非法认证。非侵入式攻击通常指在执行密码算法过程中物理器件泄漏的各种与密钥本身相关的旁道信息，譬如运行时间、能量消耗、电磁辐射等，攻击者利用旁道信息攻击加密器件来盗取密钥。新近又出现将多种攻击模式相结合，进一步提高攻击技术的破坏性。随着攻击模式的演化，安全芯片的有效性正逐步退化。

物理不可克隆函数电路是信息安全领域硬件识别技术的重要补充，物理不可克隆函数电路产生可以有效地保护信息的安全，保证各种安全芯片的健康使用，可广泛应用于身份认证、金融收费、汽车防盗、物流跟踪和防伪标识等领域，防止将来可能会出现的信息安全威胁，对国家经济的健康发展和社会稳定繁荣都起着积极的作用。在物理不可克隆函数电路的实现技术方面，Daihyun Lim等采用互联线和晶体管的延迟偏差实现Arbiter-物理不可克隆函数电路；项等针对传统基于振荡器的物理不可克隆函数电路在产生响应过程中振荡器的振荡频率固定不变，存在着被攻击的隐患，提出一种多频率段的物理不可克隆函数电路结构。但是，上述这些物理不可克隆函数电路均是通过二值电路实现，产生的密钥数据比较有限，硬件利用率较低，且能耗较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硬件利用率高、且能耗较低的双胞胎存储型的多值物理不可克隆函数电路。