[发明专利]涉及防伪、认证、密钥的物理不可克隆电路及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及防伪、认证、密钥管理领域，特别涉及涉及防伪、认证、密钥的物理不可克隆电路及实现方法，该电路具有回收不稳定的激励响应对。

背景技术

在如今的半导体行业，企业的专业化垂直分工已经成为主流。从芯片设计、流片到最终的封装、测试，各个工序被不同的公司所负责。这样实现IC产业资本和效率的最优化。然而在高度细化分工的模式下，知识产权(IP)控制的问题也越来越显著。如何控制、监督售出的IP的使用情况成为半导体行业的一个热点问题。

在这种背景下，物理不可克隆功能(PUF)作为一种低成本、高安全性的轻量级芯片认证技术引起人们广泛的关注。PUF是利用半导体制造中的不可控制或预测的工艺偏差来产生芯片唯一标识的技术。在一个PUF模块中，其响应(输出)通常是通过输入激励生成的一个二进制字符串。而这种输入输出一一对应，被称为激励响应对(CRP)。

对于每个PUF，其CRP的关系是独一无二的。PUF为诸如密钥生成，设备认证，假冒检测/预防，IP监控提供了低成本的解决方案。与传统的加密系统相比，PUF的机密信息存储于电路结构里面，只有当上电以后即时产生密钥，这样为密钥的保护提供了攻击时限的保护。

近年来，许多新型PUF已被提出。例如，SRAM PUF是利用SRAM中的正反馈环路的结构产生随机输出(D.E.Holcomb，W.P.Burleson,and K.Fu.，“Power-up SRAM state as an identifying fingerprint and source of true random numbers,”IEEE Transactions on Computers,vol.58,no.9,pp.1198–1210,Sept.2009.)。但是，随机噪声(例如热噪声或射击噪声)也可以触发正反馈回路，使他处于不稳定状态。基于相同的原理的PUF，包括锁存器PUF(Y.Su,J.Holleman,and B.Otis,“A 1.6pj/bit 96％stable chip-ID generating circuit using process variations,”in Proc.IEEE Int.Solid-State Circuits Conf.(ISSCC),San Francisco,USA,Feb.2007,pp.406–407)，蝴蝶型PUF(S.Kumar，J.Guajardo，R.Maes，G.-J.Schrijen，and P.Tuyls，“Extended abstract:The butterfly PUF protecting IP on every FPGA,”in Proc.IEEE Int.Symp.on Hardware-Oriented Security and Trust (HOST)，Anaheim，CA，June 2008，pp.67–70.)等，也受到稳定性差的影响。刘等人发现氧化栅极被击穿的过程也是一个随机的现象，并利用这个效应实现了PUF(N.Liu，S.Hanson,D.Sylvester,and D.Blaauw,“OxID:On-chip onetime random ID generation using oxide breakdown,”in Proc.2010 IEEE Symp.on VLSI Circuits,Honolulu,HI,June 2010,pp.231–232.)。不幸的是，这种PUF的所有生成的ID收到容易受到空间相关性的影响使得输出‘0’或‘1’的随机性下降。(S.Mathew et al.,“A 0.19pJ/b PVT-variation-tolerant hybrid physically unclonable function circuit for 100in 22nm CMOS,”in Proc.2014IEEE Int.Solid-State Circuits Conf.(ISSCC),San Francisco，CA，Feb.2014，pp.278–279.)提出了延迟/交叉耦合PUF电路。该PUF的可靠性可以提高到100％，但它需要复杂的数字后端处理(例如错误校正码)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种物理不可克隆功能电路，其具有独特性、可靠性以及不可预测性。进而提高基于电流镜的物理不可克隆电路的稳定性。

解决上述技术问题，本发明提供了一种物理不可克隆功能电路，包括：电流镜矩阵、感知放大器电路以及反馈检测逻辑电路，