[发明专利]具有通过位线预充电的物理不可克隆函数

说明书

一种物理不可克隆函数，包括：第一位单元，其具有锁存器和用于选择性地将锁存器耦合到电源电压节点的开关。第一传输门将第一位线耦合到锁存器的第一内部节点，第二传输门将第二位线耦合到锁存器的第二内部节点。数模转换器电路选择性地通过第一位线和第一传输门耦合到第一内部节点以及通过第二位线和第二传输门耦合到第二内部节点，从而在读取第一位单元之前对锁存器进行预充电。响应于开关的闭合以将锁存器连接到电源电压节点，锁存器再生。第一位线和第二位线用于读取锁存器的再生值。

技术领域

本公开涉及物理不可克隆函数(PUF)，其中可以有效地评估PUF位(bits)的可靠性。

背景技术

物理不可克隆函数(PUF)是生成随机位的电路的随机行为。该随机行为可确保在看似相同的集成电路之间生成的随机位是不同的。PUF用于安全应用，例如加密密钥。

有许多方法可以制作PUF位单元(bit cell)。一种这样的方法是基于SRAM位单元的单元，与诸如环形振荡器的其他PUF方法相比，该单元具有较小的面积。SRAM PUF位单元的一个严重问题是在电压(V)，温度(T)和老化变化后的自然错误率高达15％，需要极昂贵的(区域，时间，功率)编码来重建减少错误。

减少错误的现有技术解决方案包括确定重复读取的位是否产生相同的值。这允许仅选择电压偏移大于2×RMS(V_noise)的那些位。但是噪声电压通常远小于电压，温度，老化(VTA)所引起的跳变点变化，因此仍包括跳变点相当小的位。这导致错误率的降低非常有限。另外，假设噪声和初始偏移为高斯分布以及位单元统计信息中的非零偏差，则此过程会使偏差变得更糟。

期望的是，可以有一个低面积开销(low-area-overhead)的电路，其可以评估阵列中的PUF位的可靠性。

发明内容

在一个实施例中，物理不可克隆函数(PUF)包括第一位单元。该第一位单元包括锁存器，将锁存器选择性地耦合至电源电压节点的开关，耦合在第一位线与锁存器的第一内部节点之间的第一传输门，以及耦合在第二位线与锁存器的第二内部节点之间的第二传输门。数模转换器(DAC)电路选择性地通过第一位线和第一传输门耦合到第一内部节点以及通过第二位线和第二传输门耦合到第二内部节点，从而在读取第一位单元之前对锁存器进行预充电。第一内部节点和第二内部节点分别耦合到第一位线和第二位线以读取锁存器的值。

在另一实施例中，一种方法包括：使用施加到第一位线和第二位线的差分电压来对物理不可克隆功能(PUF)的位单元中的锁存器进行预充电。在对锁存器进行预充电之后，使锁存器再生，然后使用第一位线和第二位线中的至少一条读取锁存器的值。

附图说明

通过参考附图，可以更好地理解本发明，并且其许多目的，特征和优点对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

图1示出了PUF位单元的实施例。

图2A示出了PUF位单元中的两个反相器的四个晶体管以及位于公共源极和实际接地之间的NMOS开关。

图2B示出了PUF位单元中的两个反相器的四个晶体管以及位于公共源极和VDD之间的PMOS开关。

图3示出了包括向位线终端电路提供差分模拟总线对的差分数模转换器(DAC)的实施例。

图4示出了其中PUF位单元的阵列被布置在PUF页面中的实施例。

图5示出了由PUF页面形成的阵列。

图6示出了时序图，该时序图示出了将偏移应用于PUF位单元然后读取该位单元。

图7示出了基于环形振荡器的PUF的高级框图。

图8示出了各种偏移电压(V_os)的1和0的概率密度函数(pdf)。