电路结构及其驱动方法、芯片及其认证方法、电子设备技术

一种实现物理不可克隆函数的电路结构及其驱动方法、集成电路芯片及其认证方法、电子设备。该电路结构包括多层电路、第一地址电路和输出电路。多层电路包括可寻址的第一阻变器件阵列和可寻址的第二阻变器件阵列，第一地址电路配置为将第二阻变器件阵列中的第二阻变器件的阻值映射成为第一地址，第一地址用于定位被选中的第一阻变器件；输出电路配置为获取并处理被选中的第一阻变器件的阻值，且输出处理结果。该电路结构基于多层阻变存储器阵列实现物理不可克隆函数，通过地址映射的方法连接各层阻变器件阵列，提升数据复杂度，提高物理不可克隆函数的抗机器学习算法攻击的能力，增加硬件认证的安全性。

【技术实现步骤摘要】
电路结构及其驱动方法、芯片及其认证方法、电子设备
本公开的实施例涉及一种实现物理不可克隆函数的电路结构及其驱动方法、集成电路芯片及其认证方法、电子设备。
技术介绍
随着信息技术的高速发展，智能卡、射频识别等硬件的应用越来越广泛，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。因此，硬件安全认证成为安全领域的研究热点。物理不可克隆函数(PhysicalUnclonableFunction,PUF)因具有随机性、可再现性以及与微纳加工工艺的兼容性等优点而被认为是硬件安全防护的一种可行技术方案。
技术实现思路
本公开至少一实施例提供一种实现物理不可克隆函数的电路结构，包括：多层电路、第一地址电路和输出电路。所述多层电路包括第一存储电路单元和第二存储电路单元，所述第一存储电路单元包括可寻址的第一阻变器件阵列，所述第二存储电路单元包括可寻址的第二阻变器件阵列，所述第一地址电路被配置为将所述第二阻变器件阵列中的第二阻变器件的阻值映射成为第一地址，所述第一地址用于定位被选中的第一阻变器件；所述输出电路被配置为获取并处理所述被选中的第一阻变器件的阻值，且输出处理结果。例如，在本公开一示例提供的实现物理不可克隆函数的电路结构中，所述第一地址电路被配置为将所述第二阻变器件阵列中的至少两个第二阻变器件的阻值映射成为所述第一地址。例如，在本公开一示例提供的实现物理不可克隆函数的电路结构中，所述第一阻变器件阵列中的第一阻变器件的阻值在第一预设阻值范围内均匀离散分布，所述第二阻变器件阵列中的第二阻变器件的阻值在第二预设阻值范围内均匀离散分布。例如，在本公开一示例提供的实现物理不可克隆函数的电路结构中，所述第一地址包括第一行地址和第一列地址。例如，在本公开一示例提供的实现物理不可克隆函数的电路结构中，所述第一地址电路包括行地址映射子电路和列地址映射子电路，所述行地址映射子电路被配置为生成所述第一行地址，所述列地址映射子电路被配置为生成所述第一列地址。例如，在本公开一示例提供的实现物理不可克隆函数的电路结构中，所述第一地址电路包括灵敏放大器和/或模拟数字转换器。例如，在本公开一示例提供的实现物理不可克隆函数的电路结构中，所述模拟数字转换器采用并行映射方法实现地址映射，所述灵敏放大器采用串行映射方法实现地址映射。例如，在本公开一示例提供的实现物理不可克隆函数的电路结构中，所述输出电路包括比较子电路。所述比较子电路被配置为将所述被选中的第一阻变器件的阻值和参考阻值进行比较，并输出阻值比较结果，所述阻值比较结果为所述处理结果。例如，本公开一示例提供的实现物理不可克隆函数的电路结构还包括第二地址电路。所述第二地址电路被配置为接收第二地址，并根据所述第二地址定位被选中的第二阻变器件，所述第一地址电路被配置为将所述被选中的第二阻变器件的阻值映射成为所述第一地址。例如，在本公开一示例提供的实现物理不可克隆函数的电路结构中，在施加相同的工作电压的情况下，所述第一阻变器件阵列中的至少两个第一阻变器件的阻值彼此不同，所述第二阻变器件阵列中的至少两个第二阻变器件的阻值彼此不同。例如，在本公开一示例提供的实现物理不可克隆函数的电路结构中，所述第一阻变器件阵列具有多个第一阈值电压，所述第二阻变器件阵列具有多个第二阈值电压，所述相同的工作电压小于所述多个第一阈值电压中最小的第一阈值电压和所述多个第二阈值电压中最小的第二阈值电压。本公开至少一实施例还提供一种集成电路芯片，包括上述任一项所述实现物理不可克隆函数的电路结构。本公开至少一实施例还提供一种电子设备，包括上述的集成电路芯片。例如，本公开一示例提供的电子设备还包括控制器。所述控制器被配置为控制输出激励信号；所述集成电路芯片被配置为接收所述激励信号，并根据所述激励信号产生并输出实际响应信号。例如，本公开一示例提供的电子设备还包括比较器。所述控制器还被配置为控制输出与所述激励信号相对应的目标响应信号；所述比较器被配置为：接收所述目标响应信号和所述实际响应信号；以及比较所述目标响应信号和所述实际响应信号，并输出响应信号比较结果。本公开至少一实施例还提供一种根据上述任一所述的实现物理不可克隆函数的电路结构的驱动方法，包括：获得所述第二阻变器件阵列的地址；根据所述第二阻变器件阵列的地址，在所述第二阻变器件阵列中定位被选中的第二阻变器件；将所述被选中选择的第二阻变器件的阻值映射成为所述第一地址；根据所述第一地址定位被选中的第一阻变器件；以及获取并处理所述被选中的第一阻变器件的阻值，输出处理结果。例如，本公开一示例提供的驱动方法中，将所述被选中的第二阻变器件的阻值映射成为所述第一地址，包括：向所述被选中的第二阻变器件施加相同的工作电压；将流过所述被选中的第二阻变器件的电流与参考电流组进行比较，以得到电流比较结果；根据所述电流比较结果确定所述第一地址。例如，本公开一示例提供的驱动方法中，获取并处理所述被选中的第一阻变器件的阻值，包括：获取所述被选中的第一阻变器件的阻值和参考阻值；比较所述被选中的第一阻变器件的阻值和参考阻值，以得到阻值比较结果；输出所述阻值比较结果，所述阻值比较结果为所述处理结果。本公开至少一实施例还提供一种集成电路芯片的认证方法，应用于上述集成电路芯片中，包括：获取激励信号和与所述激励信号相对应的目标响应信号；将所述激励信号发送到所述集成电路芯片；根据所述激励信号由所述集成电路芯片生成并输出实际响应信号；判断所述实际响应信号与所述目标响应信号是否相同，如果是，则确定所述集成电路芯片为真，如果不是，则确定所述集成电路芯片为假。本公开至少一实施例提供一种实现物理不可克隆函数(PUF)的电路结构及其驱动方法、集成电路芯片及其认证方法、电子设备，该实现PUF的电路结构基于多层阻变存储器阵列实现PUF，并通过地址映射的方法连接各层阻变器件阵列，从而提升数据复杂度，提高PUF的抗机器学习算法攻击的能力，解决用于认证的PUF无法抵抗机器学习算法攻击的问题，增加硬件认证的安全性。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为本公开一实施例提供的一种实现物理不可克隆函数的电路结构的示意性框图；图2为本公开一实施例提供的一种实现物理不可克隆函数的电路结构的结构示意图；图3为一种阻变存储器件的电学特性的示意图；图4为1024个阻变存储器件在复位电压为3.6V时的电流累积概率分布曲线图；图5为本公开一实施例提供的第二阻变器件阵列中的第二阻变器件的阻值分布示意图；图6为本公开一实施例提供的一种地址映射过程所使用的灵敏放大器电路的示意性框图；图7为本公开一实施例提供的一种集成电路芯片的认证方法的示意性流程图；图8为本公开一实施例提供的一种集成电路芯片的认证方法的示意性框图；图9为本公开一实施例提供的一种电子设备的示意性框图；以及图10为本公开一实施例提供的一种实现物理不可克隆函数的电路结构的驱动方法的示意性流程图。具体实施方式为了使得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，所描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现物理不可克隆函数的电路结构，包括：多层电路、第一地址电路和输出电路，其中，所述多层电路包括第一存储电路单元和第二存储电路单元，所述第一存储电路单元包括可寻址的第一阻变器件阵列，所述第二存储电路单元包括可寻址的第二阻变器件阵列，所述第一地址电路被配置为将所述第二阻变器件阵列中的第二阻变器件的阻值映射成为第一地址，所述第一地址用于定位被选中的第一阻变器件；所述输出电路被配置为获取并处理所述被选中的第一阻变器件的阻值，且输出处理结果。

【技术特征摘要】
1.一种实现物理不可克隆函数的电路结构，包括：多层电路、第一地址电路和输出电路，其中，所述多层电路包括第一存储电路单元和第二存储电路单元，所述第一存储电路单元包括可寻址的第一阻变器件阵列，所述第二存储电路单元包括可寻址的第二阻变器件阵列，所述第一地址电路被配置为将所述第二阻变器件阵列中的第二阻变器件的阻值映射成为第一地址，所述第一地址用于定位被选中的第一阻变器件；所述输出电路被配置为获取并处理所述被选中的第一阻变器件的阻值，且输出处理结果。2.根据权利要求1所述的实现物理不可克隆函数的电路结构，其中，所述第一阻变器件阵列中的第一阻变器件的阻值在第一预设阻值范围内均匀离散分布，所述第二阻变器件阵列中的第二阻变器件的阻值在第二预设阻值范围内均匀离散分布。3.根据权利要求1或2所述的实现物理不可克隆函数的电路结构，其中，所述输出电路包括比较子电路，其中，所述比较子电路被配置为将所述被选中的第一阻变器件的阻值和参考阻值进行比较，并输出阻值比较结果，所述阻值比较结果为所述处理结果。4.根据权利要求1或2所述的实现物理不可克隆函数的电路结构，还包括第二地址电路，其中，所述第二地址电路被配置为接收第二地址，并根据所述第二地址定位被选中的第二阻变器件，所述第一地址电路被配置为将所述被选中的第二阻变器件的阻值映射成为所述第一地址。5.一种集成电路芯片，包括权利要求1-4任一项所述实现物理不可...

【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