[发明专利]一种利用ROPUF芯片自身特性测温的方法

说明书

本发明公开了一种利用ROPUF芯片自身特性测温的方法，可在线检测ROPUF芯片所处位置的实时温度。所述方法通过建立ROPUF芯片的自身特性——内部振荡频率与温度的线性关系，以实现温度测量。首先，将此ROPUF芯片上电配置并放置在温箱中，通过设置不同的温度，测量对应温度下ROPUF芯片内部环形振荡器的振荡频率；其次，将振荡频率和温度的关系进行线性拟合得到关于振荡频率的校温曲线；然后，在芯片实际的工况中，采集ROPUF芯片内部的振荡频率，根据此前拟合得到的校温曲线，将频率代入到拟合结果当中，计算出ROPUF芯片的实时温度。利用该方法，可以将ROPUF芯片用于温度测量方面，可有效减少额外的温度监控负载并实现对温度的实时测量。

技术领域

本发明主要将ROPUF芯片用于温度测量，实现了ROPUF(环形振荡器物理不可克隆函数)芯片的又一作用，属于电子器件测试领域。

背景技术

随着集成电路技术的快速发展和生物识别技术的普遍使用，物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function，PUF)的概念应运而生。物理不可克隆函数是一种安全原语，面对的对象为物理实体，通过使用内部随机的物理特性来对物理实体进行认证识别。PUF越来越多地用于加密协议和安全架构，如密钥存储、硬件加密和登录验证等，由于是基于物理特性的函数，因此对于每个设备是唯一的。它利用在制造过程中产生的器件的物理特性之间的局部不匹配和差异来产生不可预测的输出。PUF的概念基于这些随机变化，这些随机变化在制造过程中无法控制，因为它们是由随机和不可逆影响产生的。因此，生成两个完全相同的设备是不可能的。其中ROPUF(Ring Oscillator Physical UnclonableFunctions)是利用环形振荡器的输出频率对比来产生随机的输出，ROPUF芯片正是具有此功能的芯片，因此可将ROPUF芯片用于硬件加密和密钥存储等。

由阿伦尼斯模型可知，温度每升高10℃，产品的寿命会下降一半，因此在产品的实际工作情况中，对产品温度的监控就显得尤为重要。通常情况下想要实现对产品的测温是在产品当中增加一个测温模块，通过测温模块测得当前产品的实时温度。对于ROPUF芯片的实际应用当中也存在着相同的问题，需要关注产品的实际温度。若是采用额外的测温模块，则难免会增加负载，造成不必要的资源浪费，同时额外的负载也产生多余的热量，进而影响产品的可靠性和寿命。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种利用ROPUF(环形振荡器物理不可克隆函数)芯片自身特性测温的方法，该方法利用ROPUF芯片自身的特性，无需增加额外的测温模块，即可实现对ROPUF芯片所处位置的温度测量。

本发明采用的技术方案如下：

在不同的温度下，对ROPUF芯片进行上电配置，并使用高精度信号示波器采集当前振荡信号的频率，将信号的频率和此时的温度一一对应记录，使用matlab或origin等软件对上述数据进行线性拟合，从而得到频率和温度的对应关系式。之后只需测得当前ROPUF芯片内部的振荡频率，就能得到对应的温度。

实现该方法的设备包括被测ROPUF芯片1、芯片配置电路2、高精度信号示波器3、温箱4；所述温箱4用于对ROPUF芯片1和芯片配置电路2进行加温，所述高精度信号示波器3用于采集ROPUF芯片1的振荡频率。

本发明还包括以下步骤：

步骤一：通过芯片配置电路2对所述ROPUF芯片1进行上电配置，使其内部振荡器产生振荡；

步骤二：将所述ROPUF芯片1与芯片配置电路2放置在所述温箱4中，通过设置温箱4温度对所述ROPUF芯片1进行温度设置；

步骤三：设置所述温箱4的初始温度，等待一定时间温箱4温度稳定后，使所述ROPUF芯片1达到稳定温度。

步骤四：待所述温箱4与ROPUF芯片1达到温度平衡，使用所述高精度信号示波器3采集此时的ROPUF芯片1的振荡频率并记录；