反熔丝物理不可复制电路以及相关控制方法技术

反熔丝物理不可复制电路以及相关控制方法，该电路包括：一第一子反熔丝单元、一第二子反熔丝单元、一连接电路、一第一拷贝电路与一读取电路。第一子反熔丝单元包括一第一反熔丝晶体管。第二子反熔丝单元包括一第二反熔丝晶体管。连接电路连接至该第一反熔丝晶体管的一源漏端以及该第二反熔丝晶体管的一源漏端。第一拷贝电路连接至该第一子反熔丝单元，且该第一拷贝电路包括一第三反熔丝晶体管。第一读取电路连接至该第一拷贝电路，用以根据该第三反熔丝晶体管的状态产生一随机码。

【技术实现步骤摘要】
反熔丝物理不可复制电路以及相关控制方法
本专利技术涉及一种反熔丝记忆胞(antifusecell)，且特别涉及一种反熔丝物理不可复制(physicallyunclonablefunction，简称PUF)电路以及相关控制方法。
技术介绍
物理不可复制技术(physicallyunclonablefunction，简称PUF技术)是一种创新的方式用来保护半导体芯片内部的数据，防止半导体芯片的内部数据被窃取。根据PUF技术，半导体芯片能够提供一随机码(randomcode)。此随机码可作为半导体芯片(semiconductorchip)上特有的身份码(IDcode)，用来保护内部的数据。一般来说，PUF技术是利用半导体芯片的制造变异(manufacturingvariation)来获得独特的随机码(randomcode)。此制造变异包括半导体的工艺变异(processvariation)。亦即，就算有精确的工艺步骤可以制作出半导体芯片，但是其随机码几乎不可能被复制(duplicate)。因此，具有PUF技术的半导体芯片通常被运用于高安全防护的应用(applicationswithhighsecurityrequirements)。美国专利US9,613,714提出一种用于PUF技术的一次编程记忆胞与记忆胞阵列以及相关随机码产生方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提出一种反熔丝物理不可复制电路以及相关控制方法。利用半导体的制造变异所设计出的反熔丝物理不可复制电路，在进行登记动作与拷贝动作后，即存储独特的随机码。另外，在读取动作之后，即可获得此独特的随机码。本专利技术涉及一种反熔丝物理不可复制电路，包括：一第一子反熔丝单元，包括一第一选择晶体管、一第一开关晶体管与一第一反熔丝晶体管，其中该第一选择晶体管的一栅极端连接至一字线，该第一选择晶体管的一第一源漏端连接至一第一位线，该第一选择晶体管的一第二源漏端连接至一第一节点，该第一开关晶体管的一栅极端连接至一开关控制线，该第一开关晶体管的一第一源漏端连接至该第一节点，该第一反熔丝晶体管的一栅极端连接至一第一反熔丝控制线，该第一反熔丝晶体管的一第一源漏端连接至该第一开关晶体管的一第二源漏端；一第二子反熔丝单元，包括一第二选择晶体管、一第二开关晶体管与一第二反熔丝晶体管，其中该第二选择晶体管的一栅极端连接至该字线，该第二选择晶体管的一第一源漏端连接至一第二位线，该第二选择晶体管的一第二源漏端连接至一第二节点，该第二开关晶体管的一栅极端连接至该开关控制线，该第二开关晶体管的一第一源漏端连接至该第二节点，该第二反熔丝晶体管的一栅极端连接至一第二反熔丝控制线，该第二反熔丝晶体管的一第一源漏端连接至该第二开关晶体管的一第二源漏端；一连接电路，连接至该第一反熔丝晶体管的一第二源漏端以及该第二反熔丝晶体管的一第二源漏端；一第一拷贝电路，连接至该第一子反熔丝单元，其中该第一拷贝电路包括一第三反熔丝晶体管；以及一第一读取电路，连接至该第一拷贝电路，用以根据该第三反熔丝晶体管的状态产生一随机码。本专利技术涉及一种反熔丝物理不可复制电路的控制方法，该反熔丝物理不可复制电路包括：一第一子反熔丝单元，包括一第一反熔丝晶体管；一第二子反熔丝单元，包括一第二反熔丝晶体管；一连接电路，连接于该第一子反熔丝单元与该第二子反熔丝单元之间；一第一拷贝电路，连接至该第一子反熔丝单元，且该第一拷贝电路包括一第三反熔丝晶体管；以及一第一读取电路，连接至该第一拷贝电路；该控制方法包括下列步骤：进行一登记动作，使得该第一反熔丝晶体管与该第二反熔丝晶体管改变为相异的状态；进行一拷贝动作，使得该第一反熔丝晶体管与该第三反熔丝晶体管具有相同的状态；以及进行一读取动作，根据该第三反熔丝晶体管的状态，产生一随机码。为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下：附图说明图1为本专利技术反熔丝物理不可复制电路示意图。图2A为本专利技术反熔丝物理不可复制电路的第一实施例。图2B为本专利技术第一实施例运作时所有控制线的偏压表。图3A为第一实施例进行登记动作时的偏压图。图3B为第一实施例进行登记动作时的另一偏压图。图3C为第一实施例中反熔丝晶体管M3为低电阻值状态时，进行拷贝动作的偏压图。图3D为第一实施例中反熔丝晶体管M3为高电阻值状态时，进行拷贝动作的偏压图。图3E为第一实施例中反熔丝晶体管M9为低电阻值状态时，进行读取动作的偏压图。图3F为第一实施例中反熔丝晶体管M9为高阻值状态时，进行读取动作的偏压图。图4A为本专利技术反熔丝物理不可复制电路的第二实施例。图4B为本专利技术第二实施例运作时所有控制线的偏压表。图5A为本专利技术反熔丝物理不可复制电路的第三实施例。图5B为本专利技术第三实施例运作时所有控制线的偏压表。图6A为第三实施例进行登记动作时的偏压图。图6B为第三实施例进行拷贝动作时的偏压图。图6C为第三实施例进行读取动作时的偏压图。图7为本专利技术的四实施例。【符号说明】100、200、400、500、700：反熔丝物理不可复制电路102、104、202、204：子反熔丝单元106、206、406、706：连接电路110、210、510：拷贝电路120、220、520：读取电路具体实施方式众所周知，非易失性存储器在断电之后仍旧可以保存其数据内容。非易失性存储器中的反熔丝记忆胞(antifusecell)仅可以让使用者编程一次，一旦反熔丝记忆胞编程完成之后，其存储数据将无法修改。反熔丝型记忆胞(antifusecell)中包括一反熔丝晶体管(antifusetransistor)。当反熔丝晶体管的栅极端(gateterminal)与源漏端(source/drainterminal)之间的电压差未超过其耐压时，反熔丝晶体管维持在高电阻值状态。反之，当反熔丝晶体管的栅极端与漏源端之间的电压差超过其耐压时，反熔丝晶体管的栅极氧化层会破裂(rupture)，并改变为低电阻值状态。请参照图1，其所绘示为本专利技术反熔丝物理不可复制电路(antifusePUFcircuit)示意图。反熔丝物理不可复制电路100包括：子反熔丝单元(sub-antifusecell)102、104、连接电路106、拷贝电路110、读取电路120。再者，连接至反熔丝物理不可复制电路100的控制线包括：字线WL、开关控制线(switchcontrolline)FL、反熔丝控制线(antifusecontrolline)AF1、AF2、AF3、位线BLm0、BLc0、BLr0、BLm1。以下详细介绍本专利技术反熔丝物理不可复制电路100的各种实施例。请参照图2A，其所绘示为本专利技术反熔丝物理不可复制电路的第一实施例。反熔丝物理不可复制电路200包括：子反熔丝单元202、204、连接电路206、拷贝电路210、读取电路220。子反熔丝单元202包括：选择晶体管M1、开关晶体管M2、反熔丝晶体管M3。选择晶体管M1的栅极端连接至字线WL、第一源漏端连接至位线(cellbitline)BLm0、第二源漏端连接至节点a。开关晶体管M2的栅极端连接至开关控制线FL、第一源漏端连接至节点a。反熔丝晶体管M3的栅极端连接至反熔丝控制线AF1、第一源漏端连接至开关晶体管M2的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反熔丝物理不可复制电路，包括：第一子反熔丝单元，包括第一选择晶体管、第一开关晶体管与第一反熔丝晶体管，其中该第一选择晶体管的栅极端连接至字线，该第一选择晶体管的第一源漏端连接至第一位线，该第一选择晶体管的第二源漏端连接至第一节点，该第一开关晶体管的栅极端连接至开关控制线，该第一开关晶体管的第一源漏端连接至该第一节点，该第一反熔丝晶体管的栅极端连接至第一反熔丝控制线，该第一反熔丝晶体管的第一源漏端连接至该第一开关晶体管的第二源漏端；第二子反熔丝单元，包括第二选择晶体管、第二开关晶体管与第二反熔丝晶体管，其中该第二选择晶体管的栅极端连接至该字线，该第二选择晶体管的第一源漏端连接至第二位线，该第二选择晶体管的第二源漏端连接至第二节点，该第二开关晶体管的栅极端连接至该开关控制线，该第二开关晶体管的第一源漏端连接至该第二节点，该第二反熔丝晶体管的栅极端连接至第二反熔丝控制线，该第二反熔丝晶体管的第一源漏端连接至该第二开关晶体管的第二源漏端；连接电路，连接至该第一反熔丝晶体管的第二源漏端以及该第二反熔丝晶体管的第二源漏端；第一拷贝电路，连接至该第一子反熔丝单元，其中该第一拷贝电路包括第三反熔丝晶体管；以及第一读取电路，连接至该第一拷贝电路，用以根据该第三反熔丝晶体管的状态产生随机码。...

【技术特征摘要】
2016.10.12 US 62/406,9681.一种反熔丝物理不可复制电路，包括：第一子反熔丝单元，包括第一选择晶体管、第一开关晶体管与第一反熔丝晶体管，其中该第一选择晶体管的栅极端连接至字线，该第一选择晶体管的第一源漏端连接至第一位线，该第一选择晶体管的第二源漏端连接至第一节点，该第一开关晶体管的栅极端连接至开关控制线，该第一开关晶体管的第一源漏端连接至该第一节点，该第一反熔丝晶体管的栅极端连接至第一反熔丝控制线，该第一反熔丝晶体管的第一源漏端连接至该第一开关晶体管的第二源漏端；第二子反熔丝单元，包括第二选择晶体管、第二开关晶体管与第二反熔丝晶体管，其中该第二选择晶体管的栅极端连接至该字线，该第二选择晶体管的第一源漏端连接至第二位线，该第二选择晶体管的第二源漏端连接至第二节点，该第二开关晶体管的栅极端连接至该开关控制线，该第二开关晶体管的第一源漏端连接至该第二节点，该第二反熔丝晶体管的栅极端连接至第二反熔丝控制线，该第二反熔丝晶体管的第一源漏端连接至该第二开关晶体管的第二源漏端；连接电路，连接至该第一反熔丝晶体管的第二源漏端以及该第二反熔丝晶体管的第二源漏端；第一拷贝电路，连接至该第一子反熔丝单元，其中该第一拷贝电路包括第三反熔丝晶体管；以及第一读取电路，连接至该第一拷贝电路，用以根据该第三反熔丝晶体管的状态产生随机码。2.如权利要求1所述的反熔丝物理不可复制电路，其中该连接电路包括导线，该导线连接至该第一反熔丝晶体管的该第二源漏端以及该第二反熔丝晶体管的该第二源漏端。3.如权利要求2所述的反熔丝物理不可复制电路，其中该第一拷贝电路包括：第三选择晶体管、第三开关晶体管与该第三反熔丝晶体管，其中该第三选择晶体管的栅极端连接至该字线，该第三选择晶体管的第一源漏端连接至第一拷贝位线，该第三选择晶体管的第二源漏端连接至该第三开关晶体管的第一源漏端，该第三开关晶体管的栅极端连接至该第一节点，该第三开关晶体管的第二源漏端连接至第三节点，该第三反熔丝晶体管的栅极端连接至第三反熔丝控制线，该第三反熔丝晶体管的第一源漏端连接至该第三节点。4.如权利要求3所述的反熔丝物理不可复制电路，其中该第一读取电路包括：第四选择晶体管与第四开关晶体管，其中该第四选择晶体管的栅极端连接至该字线，该第四选择晶体管的第一源漏端连接至第一读取位线，该第四选择晶体管的第二源漏端连接至该第四开关晶体管的第一源漏端，该第四开关晶体管的栅极端连接至该开关控制线，该第四开关晶体管的第二源漏端连接至该第三节点。5.如权利要求4所述的反熔丝物理不可复制电路，还包括：第二拷贝电路包括：第五选择晶体管、第五开关晶体管与第四反熔丝晶体管，其中该第五选择晶体管的栅极端连接至该字线，该第五选择晶体管的第一源漏端连接至第二拷贝位线，该第五选择晶体管的第二源漏端连接至该第五开关晶体管的第一源漏端，该第五开关晶体管的栅极端连接至该第二节点，该第五开关晶体管的第二源漏端连接至第四节点，该第四反熔丝晶体管的栅极端连接至第四反熔丝控制线，该第四反熔丝晶体管的第一源漏端连接至该第四节点；以及第二读取电路包括：第六选择晶体管与第六开关晶体管，其中该第六选择晶体管的栅极端连接至该字线，该第四选择晶体管的第一源漏端连接至第二读取位线，该第六选择晶体管的第二源漏端连接至该第六开关晶体管的第一源漏端，该第六开关晶体管的栅极端连接至该开关控制线，该第六开关晶体管的第二源漏端连接至该第四节点。6.如权利要求1所述的反熔丝物理不可复制电路，其中该连接电路包括隔离晶体管，该隔离晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴孟益，陈信铭，
申请(专利权)人：力旺电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71