阻变存储器的操作方法及其操作装置、芯片以及芯片认证方法制造方法及图纸

一种阻变存储器的操作方法及其操作装置、芯片以及芯片认证方法。该操作方法包括：对阻变存储器阵列中的多个存储单元施加复位电压，以使所述阻变存储器阵列处于第一状态以形成物理不可克隆函数；以及对处于所述第一状态的阻变存储器阵列中的多个存储单元施加置位电压，以使所述阻变存储器阵列处于第二状态。在所述第二状态时，所述阻变存储器阵列中有百分之九十以上的存储单元处于低阻态。该操作方法可以对存储在物理不可克隆函数中的数据进行隐藏，从而可以实现对物理不可克隆函数中信息的有效保护。

The Operating Method of Resistive Memory and the Authentication Method of Operating Devices, Chips and Chips

The invention provides an operation method of a resistance memory and an operation device, a chip and a chip authentication method. The operation method includes: applying reset voltage to a plurality of storage units in a rheological memory array so that the rheological memory array is in the first state to form a physical non-cloning function; and applying a bit voltage to a plurality of storage units in the rheological memory array in the first state to make the rheological memory array in the second state. In the second state, more than 90% of the storage units in the resistive memory array are in the low resistive state. The operation method can hide the data stored in physical non-clonal functions, thus realizing the effective protection of information in physical non-clonal functions.

【技术实现步骤摘要】
阻变存储器的操作方法及其操作装置、芯片以及芯片认证方法
本公开的实施例涉及一种阻变存储器的操作方法及其操作装置、芯片以及芯片认证方法。
技术介绍
随着信息技术的高速发展，硬件安全面临着多方面的威胁(例如硬件特洛伊、知识产权剽窃、集成电路逆向工程、侧信道攻击等)。在众多的解决方案中，物理不可克隆函数(PhysicallyUnclonableFunction，PUF)因其固有的随机性、可再现性以及与微纳加工工艺的兼容性被认为是硬件安全防护的可行技术方案。
技术实现思路
本公开至少一实施例提供一种阻变存储器的操作方法，包括：对阻变存储器阵列中的多个存储单元施加复位电压，以使所述阻变存储器阵列处于第一状态以形成物理不可克隆函数(PUF)；以及对处于所述第一状态的阻变存储器阵列中的多个存储单元施加置位电压，以使所述阻变存储器阵列处于第二状态；在所述第二状态时，所述阻变存储器阵列中有百分之九十以上的存储单元处于低阻态。例如，本公开一实施例提供的阻变存储器的操作方法还包括：对处于所述第二状态的阻变存储器阵列中的存储单元施加所述复位电压，以使所述阻变存储器阵列处于第三状态；处于所述第三状态的阻变存储器阵列的电阻值状态与处于所述第一状态的阻变存储器阵列的电阻值状态，二者的误差值小于一预设误差值。例如，在本公开一实施例提供的阻变存储器的操作方法中，所述预设误差值包括百分之十。例如，在本公开一实施例提供的阻变存储器的操作方法中，在所述第二状态时，所述阻变存储器阵列中有百分之九十五以上的存储单元处于低阻态。例如，在本公开一实施例提供的阻变存储器的操作方法中，在形成所述PUF之前还包括：对所述阻变存储器阵列中的至少部分存储单元进行多次连续的隐藏与再现操作，以确定所述复位电压和所述置位电压。例如，在本公开一实施例提供的阻变存储器的操作方法中，在形成所述PUF之后还包括提取激励响应对。例如，在本公开一实施例提供的阻变存储器的操作方法中，所述提取激励响应对包括：将所述阻变存储器阵列划分为第一子阵列和第二子阵列，对比所述第一子阵列和所述第二子阵列中的对应存储单元的电阻值大小，以获得多个激励响应对。例如，在本公开一实施例提供的阻变存储器的操作方法中，所述提取激励响应对包括：将所述阻变存储器阵列划分为第一子阵列和第二子阵列，随机从所述第一子阵列和所述第二子阵列中各选取一个存储单元并对其电阻值大小进行对比，以获得多个激励响应对。例如，在本公开一实施例提供的阻变存储器的操作方法中，所述提取激励响应对包括：提供一个参考电阻值，对比所述阻变存储器阵列中的各个存储单元的电阻值与参考电阻值，以获得多个激励响应对。例如，在本公开一实施例提供的阻变存储器的操作方法中，所述误差值通过汉明距离比较获得。本公开至少一实施例还提供一种阻变存储器操作装置，包括处理器和存储器，所述存储器存储有可执行指令，所述可执行指令可由所述处理器执行以实现本公开任一实施例所述的阻变存储器的操作方法。本公开至少一实施例还提供一种阻变存储器芯片，包括阻变存储器阵列，所述阻变存储器阵列处于其中百分之九十以上的存储单元处于低阻态的第二状态。通过所述阻变存储器阵列中的多个存储单元被施加复位电压以使所述阻变存储器阵列处于第一状态以形成PUF，然后对处于所述第一状态的阻变存储器阵列中的多个存储单元施加置位电压，以使所述阻变存储器阵列处于所述第二状态。本公开至少一实施例还提供一种芯片认证方法，包括：选择认证服务器中的一个激励发送至待认证的如本公开任一实施例所述的阻变存储器芯片，其中，处于所述第二状态的阻变存储器阵列中的存储单元被施加所述复位电压，以使所述阻变存储器阵列处于第三状态，处于所述第三状态的阻变存储器阵列中对应所述激励的存储单元所存储的数据被作为第一响应返回；所述认证服务器接收所述待认证芯片根据所述激励返回的所述第一响应；以及将所述第一响应和所述认证服务器中的多个激励响应对中的与所述激励匹配的第二响应进行对比，若误差值小于一预设误差值，则认证成功，否则认证失败。例如，本公开一实施例提供的芯片认证方法还包括：对原始芯片中的阻变存储器阵列施加所述复位电压，以形成PUF；以及提取所述PUF中的多个激励响应对，并存储在所述认证服务器中。例如，在本公开一实施例提供的芯片认证方法中，所述激励包括所述待认证芯片中的至少一个地址。本公开至少一实施例还提供一种芯片认证方法，包括：待认证的如本公开任一实施例所述的阻变存储器芯片接收认证服务器发送的一个激励。对所述待认证芯片施加所述复位电压，其中，处于所述第二状态的阻变存储器阵列中的存储单元被施加所述复位电压，以使所述阻变存储器阵列处于第三状态，处于所述第三状态的阻变存储器阵列中对应所述激励的存储单元所存储的数据被作为第一响应返回至所述认证服务器。例如，本公开一实施例提供的芯片认证方法还包括：将所述第一响应和所述认证服务器中的多个激励响应对中的与所述激励匹配的第二响应进行对比，若误差值小于一预设误差值，则认证成功，否则认证失败。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。图1为一种阻变存储器阵列的示意图；图2为一种图1中所示的阻变存储器阵列中的存储单元的示意图；图3为一种图2中所示的存储单元中的阻变元件的示意图；图4为一种阻变元件的电学特性的示意图；图5为一种阻变元件多次循环之间的关联性的示意图；图6为本公开一实施例提供的一种阻变存储器的操作方法的示意图1；图7为本公开一实施例提供的一种阻变存储器的操作方法的示意图2；图8为一种阻变存储器阵列处于第一状态时的示意图；图9为一种阻变存储器阵列处于第二状态时的示意图；图10为一种阻变存储器阵列处于第三状态时的示意图；图11A为采用差分方式提取激励响应对的示意图1；图11B为采用差分方式提取激励响应对的示意图2；图12为本公开一实施例提供的一种阻变存储器操作装置示意图；图13为本公开一实施例提供的一种芯片认证方法的示意图1；图14为本公开一实施例提供的一种芯片认证方法的示意框图；图15为本公开一实施例提供的一种芯片认证方法的示意图2；以及图16为本公开一实施例提供的另一种芯片认证方法的示意图。具体实施方式为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻变存储器的操作方法，包括：对阻变存储器阵列中的多个存储单元施加复位电压，以使所述阻变存储器阵列处于第一状态以形成物理不可克隆函数(PUF)；以及对处于所述第一状态的阻变存储器阵列中的多个存储单元施加置位电压，以使所述阻变存储器阵列处于第二状态；其中，在所述第二状态时，所述阻变存储器阵列中有百分之九十以上的存储单元处于低阻态。

【技术特征摘要】
1.一种阻变存储器的操作方法，包括：对阻变存储器阵列中的多个存储单元施加复位电压，以使所述阻变存储器阵列处于第一状态以形成物理不可克隆函数(PUF)；以及对处于所述第一状态的阻变存储器阵列中的多个存储单元施加置位电压，以使所述阻变存储器阵列处于第二状态；其中，在所述第二状态时，所述阻变存储器阵列中有百分之九十以上的存储单元处于低阻态。2.根据权利要求1所述的操作方法，还包括：对处于所述第二状态的阻变存储器阵列中的存储单元施加所述复位电压，以使所述阻变存储器阵列处于第三状态；其中，处于所述第三状态的阻变存储器阵列的电阻值状态与处于所述第一状态的阻变存储器阵列的电阻值状态，二者的误差值小于一预设误差值。3.根据权利要求1所述的操作方法，其中，在形成所述PUF之前还包括：对所述阻变存储器阵列中的至少部分存储单元进行多次连续的隐藏与再现操作，以确定所述复位电压和所述置位电压。4.根据权利要求1所述的操作方法，其中，在形成所述PUF之后还包括提取激励响应对；所述提取激励响应对包括：将所述阻变存储器阵列划分为第一子阵列和第二子阵列，对比所述第一子阵列和所述第二子阵列中的对应存储单元的电阻值大小，以获得多个激励响应对；或者将所述阻变存储器阵列划分为第一子阵列和第二子阵列，随机从所述第一子阵列和所述第二子阵列中各选取一个存储单元并对其电阻值大小进行对比，以获得多个激励响应对。5.一种阻变存储器操作装置，包括处理器和存储器，所述存储器存储有可执行指令，所述可执行指令可由所述处理器执行以实现如权利要求1-4任一所述的操作方法。6.一种阻变存储器芯片，包括阻变存储器阵列，其中，所述阻变存储器阵列处于其中百分之九十以上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华强，庞亚川，高滨，钱鹤，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11