[发明专利]用于物理不可克隆函数的测量机制

说明书

一种用于物理不可克隆函数的测量机制。通过将多个阈值控制值提供给物理不可克隆函数位单元来测量多个物理不可克隆函数位单元。对与每个阈值控制值相关联的测量结果进行评估，以确定在多个阈值控制值中具有正阈值控制值和负阈值控制值的阈值控制对，该阈值控制对导致期望数量的物理不可克隆函数位单元为强1和为强0。

技术领域

本公开涉及测量物理不可克隆函数(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(bitcell)。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(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。

期望利用模拟PUF的改进的测量技术来改善误差减少。

发明内容

在一个实施例中，一种装置包括多个物理不可克隆函数(PUF)位单元。有源测量控制函数被配置为提供多个正阈值控制值和多个负阈值控制值以在PUF位单元的无源测量中使用，并接收无源测量结果，该结果指示与每个正阈值控制值相关的强1的数量和与每个负阈值控制值相关的强0的数量。有源测量控制函数还被配置为从无源测量结果中确定具有正阈值控制值和负阈值控制值的阈值控制对，该阈值控制对导致第一期望数量的PUF位单元为强1和第二期望数量的PUF位单元为强0。

在另一个实施例中，一种用于测量具有多个物理不可克隆函数(PUF)位单元的PUF的方法，包括：提供多个阈值控制值以在PUF的读取操作中使用。该方法还包括：接收读取操作的无源测量结果，以及从无源测量结果中确定在多个阈值控制值中具有正阈值控制值和负阈值控制值的阈值控制对，该阈值控制对导致第一期望数量的PUF位单元为强1和第二期望数量的PUF位单元为强0。

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)。

图9示出了在重建期间使用偏移控制的值(其等于正阈值控制值和负阈值控制值的平均值)以最小化误差。