物理不可克隆功能电路、系统及具有此功能的集成电路技术方案

本发明专利技术提供具有低误比特率的物理不可克隆功能电路、包括所述物理不可克隆功能电路的物理不可克隆功能系统以及具有物理不可克隆功能的集成电路。所述物理不可克隆功能电路包括：多个物理不可克隆功能单元，分别被配置成通过对电源电压进行分压来产生输出电压；参考电压产生器，被配置成通过对所述电源电压进行分压来产生第一参考电压；以及比较单元，被配置成将所述多个物理不可克隆功能单元的所述输出电压与所述第一参考电压依序进行比较，以输出所述多个物理不可克隆功能单元的数据值。

Physical Non-cloning Functional Circuits, Systems and Integrated Circuits with this Function

The invention provides a physical non-cloning functional circuit with low bit error rate, a physical non-cloning functional system including the physical non-cloning functional circuit and an integrated circuit with the physical non-cloning function. The physical non-cloning functional circuit includes: a plurality of physical non-cloning functional units, which are respectively configured to generate an output voltage by dividing the supply voltage; a reference voltage generator, which is configured to generate a first reference voltage by dividing the supply voltage; and a comparison unit, which is configured to generate a first reference voltage by dividing the supply voltage. The output voltage of the plurality of physical non-cloning functional units is sequentially compared with the first reference voltage to output the data values of the plurality of physical non-cloning functional units.

【技术实现步骤摘要】
物理不可克隆功能电路、系统及具有此功能的集成电路[相关申请的交叉参考]本申请主张在2017年5月16日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第10-2017-0060680号以及在2017年9月13日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第10-2017-0117230号的权利，所述韩国专利申请的公开内容全文并入本文供参考。
本专利技术概念涉及安全技术，且更具体来说，涉及一种物理不可克隆功能(PUF)电路。
技术介绍
随着有线通信及无线通信技术以及智能装置相关技术的近期快速进步，对于建立安全系统以便能够安全地使用所述技术的需要也日益增加。因此，具有物理不可克隆功能的安全技术得到人们的关注。物理不可克隆功能电路是指在半导体芯片中实作并利用在制造工艺期间产生的工艺偏差来生成不可预测的随机数字值的电路。通过使用物理不可克隆功能电路生成密钥，可基本防止对存储在安全装置中的例如认证密钥等重要密钥的复制。
技术实现思路
本专利技术概念提供一种具有低误比特率(biterrorrate，BER)的物理不可克隆功能(physicalunclonablefunction，PUF)电路以及包括所述物理不可克隆功能电路的系统及集成电路。根据本专利技术概念的一方面，提供一种物理不可克隆功能(PUF)电路。所述物理不可克隆功能(PUF)电路包括：多个物理不可克隆功能单元，分别被配置成通过对电源电压进行分压来产生输出电压；参考电压产生器，被配置成通过对所述电源电压进行分压来产生第一参考电压；以及比较单元，被配置成将所述多个物理不可克隆功能单元的所述输出电压与所述第一参考电压依序进行比较，以输出所述多个物理不可克隆功能单元的数据值。根据本专利技术概念的另一方面，提供一种物理不可克隆功能(PUF)系统。所述物理不可克隆功能(PUF)系统包括控制器以及物理不可克隆功能电路，所述物理不可克隆功能电路包括多个物理不可克隆功能单元。所述物理不可克隆功能电路被配置成将所述多个物理不可克隆功能单元的输出电压与参考电压进行比较以产生物理不可克隆功能数据及有效性数据，所述物理不可克隆功能数据包括所述多个物理不可克隆功能单元的数据值，所述有效性数据指示所述多个物理不可克隆功能单元的所述数据值的有效性。所述控制器被配置成控制所述物理不可克隆功能电路并基于所述物理不可克隆功能数据及所述有效性数据来产生密钥。根据本专利技术概念的另一方面，提供一种集成电路。所述集成电路具有物理不可克隆功能(PUF)电路，所述物理不可克隆功能电路包括多个物理不可克隆功能单元，所述多个物理不可克隆功能单元分别被配置成通过基于至少两个电阻器对电源电压进行分压来产生输出电压。所述物理不可克隆功能电路还包括参考电压产生器，所述参考电压产生器被配置成通过基于电阻器串对所述电源电压进行分压来产生第一参考电压、第二参考电压及第三参考电压。所述第二参考电压高于所述第一参考电压，且所述第三参考电压低于所述第二参考电压。所述物理不可克隆功能电路还包括比较电路，所述比较电路被配置成将所述多个物理不可克隆功能单元的所述输出电压与所述第一参考电压、所述第二参考电压及所述第三参考电压中的每一者进行比较，并被配置成输出比较结果。另外，所述物理不可克隆功能电路包括组合逻辑，所述组合逻辑被配置成基于所述比较结果来产生指示所述多个物理不可克隆功能单元中的每一者的有效性的有效性数据。附图说明通过结合附图阅读以下详细说明，将会更清楚地理解本专利技术概念的实施例，在附图中：图1是根据本专利技术概念示例性实施例的物理不可克隆功能(PUF)系统的方块图。图2是根据本专利技术概念示例性实施例的物理不可克隆功能电路的电路图。图3A示出多个物理不可克隆功能单元的分布。图3B示出第一参考电压的分布。图3C是用于根据第二参考电压及第三参考电压来解释死区(deadzone)的示意图。图4A至图4C示出根据示例性实施例的有效性确定方法。图5示出根据本专利技术概念示例性实施例的比较电路的实例。图6示出根据本专利技术概念示例性实施例的比较电路的实例。图7是根据本专利技术概念示例性实施例的参考电压产生器的实例的示意图。图8是根据本专利技术概念示例性实施例的参考电压产生器的实例的示意图。图9是根据本专利技术概念示例性实施例的物理不可克隆功能电路的电路图。图10是根据本专利技术概念示例性实施例的物理不可克隆功能电路的电路图。图11是根据本专利技术概念示例性实施例的物理不可克隆功能系统的方块图。图12是根据本专利技术概念示例性实施例的操作物理不可克隆功能系统的方法的流程图。图13是根据示例性实施例的图12所示操作S100的流程图。图14是根据示例性实施例的图12所示操作S200的流程图。图15是根据示例性实施例的图12所示操作S200的流程图。图16是示出根据本专利技术概念示例性实施例的电子装置的方块图。[符号的说明]100、100a、100b、100c：物理不可克隆功能电路110：物理不可克隆功能单元阵列120、120a、120b：参考电压产生器121：第一选择器122：第二选择器130、130a、130b：比较电路131：第一比较器131a、131b：比较器132：第二比较器132a：开关电路133：第三比较器133b：参考选择器140：组合逻辑150：单元选择电路151：单元选择器160：调节器170：保护电路180：区块开关200、200a：控制器210：控制逻辑220：密钥产生器230：错误检查及修正电路300、2410：非易失性存储器1000、1000a、2200：物理不可克隆功能系统2000：电子装置2100：处理器2300：编码模块2400：非易失性存储器控制器2500：随机存取存储器2600：接口AR1：第一区域AR2：第二区域AR3：第三区域AR4：第四区域BGR：带隙参考电路CL1：物理不可克隆功能单元/第一物理不可克隆功能单元CL2～CLn：物理不可克隆功能单元CN1、CN2～CNn、CNR：连接节点CON：控制信号D1：多个物理不可克隆功能单元的输出电压的分布D2：第一参考电压的分布ENB：去能信号Iref：参考电流KEY：密钥/认证密钥/初始认证密钥PDT：物理不可克隆功能数据MD：模式信号N1_1、N1_2～N1_m、N2_1、N2_2～N2_m：节点ND1：第一端RE1：电阻元件/第一电阻元件RE2：电阻元件/第二电阻元件RE3、RE3a、RE3b：第三电阻元件RE4、RE4a、RE4b：第四电阻元件REQ：认证密钥请求信号RSEL：参考选择信号RST1：第一比较结果RST2：第二比较结果RST3：第三比较结果RSW1：第一参考开关RSW2：第二参考开关RSW3：第三参考开关S100、S110、S120、S130、S140、S150、S160、S200、S210、S220、S230、S240、S200a、S210a、S220a、S230a、S240a：操作SET1：第一设置信号SET2：第二设置信号SSW1、SSW2～SSWn：单元选择开关Vcell：输出电压VDD：电源电压VDDE：外部电源电压VDT：有效性数据Vref：第一参考电压Vref_H：第二参考电压Vref_L：第三参考电压VS：有效性信号具体实施方式在下文中，现将参照附图更充分地阐述本专利技术概念。图1是根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物理不可克隆功能电路，其特征在于，包括：多个物理不可克隆功能单元，被配置成通过对电源电压进行分压来产生输出电压；参考电压产生器，被配置成通过对所述电源电压进行分压来产生第一参考电压；以及比较电路，被配置成将所述多个物理不可克隆功能单元的所述输出电压与所述第一参考电压依序进行比较，并输出所述多个物理不可克隆功能单元的数据值。

【技术特征摘要】
2017.05.16 KR 10-2017-0060680;2017.09.13 KR 10-2011.一种物理不可克隆功能电路，其特征在于，包括：多个物理不可克隆功能单元，被配置成通过对电源电压进行分压来产生输出电压；参考电压产生器，被配置成通过对所述电源电压进行分压来产生第一参考电压；以及比较电路，被配置成将所述多个物理不可克隆功能单元的所述输出电压与所述第一参考电压依序进行比较，并输出所述多个物理不可克隆功能单元的数据值。2.根据权利要求1所述的物理不可克隆功能电路，其特征在于，所述多个物理不可克隆功能单元中的每一者包括至少两个电阻元件，且所述多个物理不可克隆功能单元基于所述至少两个电阻元件之间的失配来产生处于不同电平的所述输出电压。3.根据权利要求1所述的物理不可克隆功能电路，其特征在于，所述多个物理不可克隆功能单元中的每一者包括串联连接的第一电阻器与第二电阻器，所述电源电压施加到所述第一电阻器的第一端，且所述第一电阻器的第二端的电压被作为所述输出电压中的一者输出。4.根据权利要求3所述的物理不可克隆功能电路，其特征在于，所述参考电压产生器包括串联连接的第三电阻器与第四电阻器，所述电源电压施加到所述第三电阻器的第一端，所述第三电阻器的第二端的电压被作为所述第一参考电压输出，且所述第一电阻器与所述第二电阻器之间的失配大于所述第三电阻器与所述第四电阻器之间的失配。5.根据权利要求4所述的物理不可克隆功能电路，其特征在于，所述第一电阻器的电阻值与所述第二电阻器的电阻值相同，所述第三电阻器的电阻值与所述第四电阻器的电阻值相同，且所述第三电阻器的宽度大于所述第一电阻器的宽度。6.根据权利要求1所述的物理不可克隆功能电路，其特征在于，所述参考电压产生器产生比所述第一参考电压高的第二参考电压以及比所述第一参考电压低的第三参考电压，且所述比较电路将所述多个物理不可克隆功能单元的所述输出电压中的每一者与所述第二参考电压及所述第三参考电压中的至少一者进行比较。7.根据权利要求6所述的物理不可克隆功能电路，其特征在于，还包括有效性确定逻辑，所述有效性确定逻辑被配置成基于比较结果来产生指示所述多个物理不可克隆功能单元中的每一者的有效性的有效性数据。8.根据权利要求7所述的物理不可克隆功能电路，其特征在于，所述有效性确定逻辑将所述多个物理不可克隆功能单元中的如下一个物理不可克隆功能单元确定为有效的物理不可克隆功能单元：所述一个物理不可克隆功能单元所具有的所述输出电压处于与所述第二参考电压相等或比所述第二参考电压高的电平或者处于比所述第三参考电压低的电平。9.根据权利要求6所述的物理不可克隆功能电路，其特征在于，所述参考电压产生器包括被施加所述电源电压的第一电阻器串以及串联连接到所述第一电阻器串的第二电阻器串，基于第一设置信号加以选择的所述第一电阻器串的多个节点中的一者的电压被作为所述第二参考电压输出，且基于第二设置信号加以选择的所述第二电阻器串的多个节点中的一者的电压被作为所述第三参考电压输出。10.根据权利要求1所述的物理不可克隆功能电路，其特征在于，所述参考电压产生器包括：带隙参考电路，被配置成基于所述电源电压产生参考电流；以及电阻器串，被配置成基于所述参考电流产生所述第一参考电压。11.根据权利要求1所述的物理不可克隆功能电路，其特征在于，所述电源电压是由调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴商旭，金大玄，卢美贞，博赫丹·卡苹斯奇，李容基，崔允赫，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR