物理不可克隆功能发生器制造技术

一种物理不可克隆功能发生器包括多个物理不可克隆功能单元，其中多个物理不可克隆功能单元中的每一个包括第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，其中第一MOS晶体管的源极在动态节点处连接到第二MOS晶体管的漏极，第一MOS晶体管的漏极耦接到第一总线且第一NMOS晶体管的栅极耦接到第二总线，且第二NMOS晶体管的源极和栅极耦接到地面；多个动态触发器电路，其中多个动态触发器电路中的每一个分别耦接到多个物理不可克隆功能单元中的每一个；群体计数电路，其耦接到多个动态触发器电路；以及评估逻辑电路。

Physical Non-cloning Functional Generator

A physical non-cloning function generator includes a plurality of physical non-cloning function units, each of which includes a first MOS transistor and a second MOS transistor, in which the source of the first MOS transistor is connected to the drain of the second MOS transistor at a dynamic node, and the drain of the first MOS transistor is coupled to the first bus and the first NMOS transistor. The gate is coupled to the second bus, and the source and gate of the second NMOS transistor are coupled to the ground; multiple dynamic flip-flop circuits, each of which is coupled to each of the multiple physical non-cloning functional units; group counting circuits, which are coupled to multiple dynamic flip-flop circuits; and evaluation logic circuits.

【技术实现步骤摘要】
物理不可克隆功能发生器
本专利技术的实施例是有关于一种物理不可克隆功能发生器。
技术介绍
随着集成电路越来越多地用于为各种不同应用提供不同类型的信息的电子装置中，越来越需要充分保护可存储在电子装置内的敏感和/或关键信息，以将对此类信息的存取限制于仅具有存取权限的其它装置。此类应用的一些实例包含验证装置、保护装置内的机密信息以及确保两个或多于两个装置之间的通信的安全。普遍认为随机数发生器在计算机时代至关重要。产生真正随机数的高质量随机数发生器对于密码编译应用是理想的。举例来说，真随机数被用作用于加密信息和消息的加密密钥。物理不可克隆功能(physicallyunclonablefunction；PUF)发生器是一种通常位于集成电路内的物理结构，其响应于到PUF发生器的输入(例如，询问/请求)而提供大量对应输出(例如，响应)。存在多种不同实施方法，包含基于延迟链(delay-chain-based)的PUF发生器和基于存储器(memory-based)的PUF发生器。基于存储器的PUF发生器将存储器装置(通常是静态随机存取存储器(staticrandom-accessmemory,SRAM)或动态随机存取存储器(dynamicrandom-accessmemory,DRAM)装置)的阵列的变化转译成二进制序列。两种方法均是基于由半导体制造工艺(例如，几何尺寸和掺杂浓度)中的固有变化所引起的装置之间的物理性质的随机性。候选的PUF发生器应该是独特的、不可克隆的且可信赖的。此外，其还应具有小面积、高吞吐率、低延时和低功耗。当前，基于SRAM的PUF发生器和基于DRAM的PUF发生器均遭受各种限制。举例来说，基于SRAM的PUF发生器只能在启动时存取，且不会提供强大的PUF配置。需要开发一种可在运行时询问同时提供强大的PUF配置的PUF发生器。
技术实现思路
本专利技术的一实施例公开一种物理不可克隆功能发生器，包括：多个物理不可克隆功能单元，其中所述多个物理不可克隆功能单元中的每一个包括第一金属氧化物半导体晶体管和第二金属氧化物半导体晶体管，其中所述第一金属氧化物半导体晶体管的源极在动态节点处连接到所述第二金属氧化物半导体晶体管的漏极，所述第一金属氧化物半导体晶体管的漏极耦接到第一总线及所述第一金属氧化物半导体晶体管的栅极耦接到第二总线，以及所述第二金属氧化物半导体晶体管的源极和栅极耦接到地面；多个动态触发器电路，其中所述多个动态触发器电路中的每一个分别耦接到所述多个物理不可克隆功能单元中的每一个，其中所述多个动态触发器电路各自配置成监测所述多个物理不可克隆功能单元中的每一个上的所述动态节点上的电压电平；群体计数电路，其耦接到所述多个动态触发器电路，其中所述群体计数电路配置成确定具有倒转逻辑状态的物理不可克隆功能单元的第一数目；以及评估逻辑电路，其具有耦接到所述群体计数电路的输入和耦接到所述多个动态触发器电路的输出，其中所述评估逻辑电路配置成将所述第一数目与物理不可克隆功能单元的总数的一半相比较。本专利技术的一实施例公开一种配置用于产生物理不可克隆功能签名的物理不可克隆功能发生器的方法，所述方法包括：将多个物理不可克隆功能单元耦接到多个动态触发器电路，并耦接到群体计数器以及另外耦接到评估逻辑电路，其中所述多个物理不可克隆功能单元中的每一个包括第一金属氧化物半导体晶体管和第二金属氧化物半导体晶体管；通过所述多个第一金属氧化物半导体晶体管中的每一个将所述多个物理不可克隆功能单元中的多个动态节点充电到多个第一电压；通过所述多个第二金属氧化物半导体晶体管中的每一个将所述多个动态节点放电到多个第二电压；使用对应的动态触发器电路来监测所述多个第二电压中的每一个；当所述第二电压变得小于第三电压时，将所述多个物理不可克隆功能单元的逻辑状态从第一逻辑状态倒转到第二逻辑状态；以及当具有倒转逻辑状态的物理不可克隆功能单元的数目超过物理不可克隆功能单元的总数的一半时，产生物理不可克隆功能签名。本专利技术的一实施例公开一种用于产生物理不可克隆功能签名的物理不可克隆功能发生器，所述物理不可克隆功能发生器包括：多个物理不可克隆功能单元，其中所述多个物理不可克隆功能单元中的每一个包括五个金属氧化物半导体晶体管，其中第一金属氧化物半导体晶体管和第二金属氧化物半导体晶体管配置成对第一动态节点充电和放电，第三金属氧化物半导体晶体管和第四金属氧化物半导体晶体管配置成对第二动态节点充电，以及第五金属氧化物半导体晶体管配置成使所述第二动态节点放电以便重置所述第二动态节点；多个动态触发器电路，其中所述多个动态触发器电路中的每一个分别耦接到所述多个物理不可克隆功能单元中的每一个，其中所述多个动态触发器电路各自配置成监测所述多个物理不可克隆功能单元中的每一个上的所述动态节点上的电压电平；群体计数电路，其耦接到所述多个动态触发器电路，其中所述群体计数电路配置成确定具有倒转逻辑状态的物理不可克隆功能单元的第一数目；以及评估逻辑电路，其具有耦接到所述群体计数电路的输入和耦接到所述多个动态触发器电路的输出，其中所述评估逻辑电路配置成将所述第一数目与物理不可克隆功能单元的总数的一半相比较。附图说明当结合附图阅读时，根据以下详细描述来最好地理解本公开的各方面。应注意，各种特征构件未必按比例绘制。实际上，为了清楚说明起见，可任意地增大或减小各种特征构件的尺寸和几何结构。图1A说明根据本公开的各种实施例的PUF发生器的示范性框图。图1B说明根据本公开的各种实施例的图1A的PUF发生器的PUF单元的电路图。图1C说明根据本公开的各种实施例的图1A的PUF发生器的基于真单相时钟(truesingle-phaseclock；TSPC)互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor，CMOS)的动态触发器(D-flip-flop；DFF)电路的电路图。图1D说明根据本公开的各种实施例的图1C的动态触发器电路中的双输入多路复用器(multiplexer；MUX)电路的框图和其真值表。图1E说明根据本公开的各种实施例的图1D的多路复用器电路的与非(Negative-AND；NAND)门的电路图和其真值表。图2说明根据本公开的各种实施例的在动态节点上和在由图1A的PUF发生器用来产生PUF签名的动态触发器电路的输出节点上的示范性信号。图3说明根据本公开的各种实施例的基于图1A的PUF发生器产生PUF签名的方法的示范性流程图。图4A说明根据本公开的各种实施例的PUF发生器的示范性框图。图4B说明根据本公开的各种实施例的图4A的PUF发生器的PUF单元的电路图。图5说明根据本公开的各种实施例的在第一动态节点和第二动态节点上以及在由图4A的PUF发生器用来产生PUF签名的动态触发器电路的输出节点上的示范性信号。图6说明根据本公开的各种实施例的基于图4A的PUF发生器产生PUF签名的方法的示范性流程图。附图标号说明100、400：PUF发生器；101、102、106、110、112、412、413：总线；103、103-1、103-2、103-3、103-N、410：PUF单元；104、104-1、104-2、104-3、104-N：动态触发器电路；1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物理不可克隆功能发生器，其特征在于，包括：多个物理不可克隆功能单元，其中所述多个物理不可克隆功能单元中的每一个包括第一金属氧化物半导体晶体管和第二金属氧化物半导体晶体管，其中所述第一金属氧化物半导体晶体管的源极在动态节点处连接到所述第二金属氧化物半导体晶体管的漏极，所述第一金属氧化物半导体晶体管的漏极耦接到第一总线及所述第一金属氧化物半导体晶体管的栅极耦接到第二总线，以及所述第二金属氧化物半导体晶体管的源极和栅极耦接到地面；多个动态触发器电路，其中所述多个动态触发器电路中的每一个分别耦接到所述多个物理不可克隆功能单元中的每一个，其中所述多个动态触发器电路各自配置成监测所述多个物理不可克隆功能单元中的每一个上的所述动态节点上的电压电平；群体计数电路，其耦接到所述多个动态触发器电路，其中所述群体计数电路配置成确定具有倒转逻辑状态的物理不可克隆功能单元的第一数目；以及评估逻辑电路，其具有耦接到所述群体计数电路的输入和耦接到所述多个动态触发器电路的输出，其中所述评估逻辑电路配置成将所述第一数目与物理不可克隆功能单元的总数的一半相比较。

【技术特征摘要】
2017.11.14 US 62/585,731;2018.04.27 US 15/965,4291.一种物理不可克隆功能发生器，其特征在于，包括：多个物理不可克隆功能单元，其中所述多个物理不可克隆功能单元中的每一个包括第一金属氧化物半导体晶体管和第二金属氧化物半导体晶体管，其中所述第一金属氧化物半导体晶体管的源极在动态节点处连接到所述第二金属氧化物半导体晶体管的漏极，所述第一金属氧化物半导体晶体管的漏极耦接到第一总线及所述第一金属氧化物半导体晶体管的栅极耦接到第二总线...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕士濂，科马克麦可欧康尼尔，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71