固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法、以及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供可低成本地生成具有高随机性的真随机数，进而可切实地防止篡改、捏造图像的固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法及电子设备。模糊提取器820包括：初始密钥生成部821，包含真随机数生成器8212，且基于由真随机数生成器生成的真随机数、与在生成初始密钥时取得的作为响应的差异信息而生成初始密钥及辅助数据，该真随机数生成器8212使用在真随机数生成模式时从像素部20的像素读取的像素信号或从读取部90读取的读取信号来生成真随机数；以及密钥再生成部822，在再生成密钥时，基于初始生成密钥而获得的辅助数据、与在再生成密钥时获得的作为包含错误的响应的差异信息，生成固有密钥。

【技术实现步骤摘要】
固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法、以及电子设备
本专利技术涉及一种固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法、以及电子设备。
技术介绍
互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，CMOS)图像传感器已作为使用有光电转换元件的固态摄像装置(图像传感器)而被实际运用，该光电转换元件检测光并产生电荷。CMOS图像传感器已广泛用作数码相机、摄像机、监控相机、医疗用内窥镜、个人电脑(PC)、手机等便携终端装置(移动设备)等各种电子设备的一部分。这样，用于各种领域的光摄像的CMOS图像传感器的市场规模大，预计今后，其需求也会因以车载相机为代表的搭载应用的增加而扩大。而且，近年来，将日常的所有物品连接于互联网的物联网(InternetofThings，IoT)已大量受到关注。由IoT获得的数据通过互联网而被收集至云端侧的计算机，可将分析所得的结果作为信息而再次传输至IoT侧。例如，实现全自动驾驶等的情况下的车载传感器也能够视为IoT，篡改取得数据有可能会导致事故等重大伤害。这样，提高IoT时代的信息入口即IoT传感器的安全性变得重要。提高IoT传感器的安全性的关键是需要如下方法，该方法首先确认未连接不正当的传感器，其次确认传感器所取得的数据未被篡改。现有的加密技术会保护经过数字化的微电脑芯片以后的信号，但未必会保护刚从传感器芯片输出的信号。其理由在于：要求作为组件的单个传感器的成本低，作为额外电路的安全技术尚未普及。另一方面，作为大规模集成电路(LargeScaleIntegratedcircuit，LSI)的安全技术，被称为PUF(PhysicallyUnclonableFunction；物理不可复制函数)的技术近年来受到关注。PUF是提取半导体的差异作为物理特征量，并获得器件固有的输出的技术。另外，在半导体器件中，PUF是提取由在制造时产生的晶体管阈值的差异等引起的微小的性能偏差，并将其作为固有的识别符(Identifier，ID)而加以输出的电路。通过使用由该PUF产生的固有ID对器件进行认证，或对取得数据附加用以确保真实性的消息认证码(MessageAuthenticationCode，MAC)，能够防止篡改信息。在如上所述的状况下，已提出了如下CMOS图像传感器PUF(CIS-PUF)，其不对CMOS图像传感器(CIS)新增额外的电路，而是通过提取CIS的像素差异并将其用作个体固有的信息而具有安全功能。例如在非专利文献1及2中提出了如下CMOS图像传感器PUF(CIS-PUF)，其根据CMOS图像传感器中的像素差异信息生成PUF的固有ID，以对传感器进行器件认证及防止篡改图像数据。这些CIS-PUF在生成PUF响应时，输出与像素晶体管的差异相当的多比特例如12比特的数字值(Vout)，根据相邻的晶体管的阈值电压的大小关系获得1/0的响应。在进行大小比较的像素晶体管的值Vout之差大的情况下，因为即使噪声或温度、电压等环境条件发生变动，阈值电压的大小关系也不会反转，所以能够判断出是稳定的比特。再者，已提出现有典型的PUF的性质是在生成PUF响应时，能够预测出响应中的容易变为错误比特的比特(参照非专利文献3、4)。现有技术文献专利文献[专利文献][非专利文献1]大仓、名仓、白畑、汐崎、久保田、石川、高柳、藤野，“运用了CMOS图像传感器的像素差异的PUF(CIS-PUF)的建议(1)-基本概念与模拟研究-”，2017年加密与信息安全研讨会(SCIS2017)，3C4-4，2017.[非专利文献2]名仓、大仓、白畑、汐崎、久保田、石川、高柳、藤野，“运用了CMOS图像传感器的像素差异的PUF(CIS-PUF)的建议(2)-基于实际数据的PUF性能评价-”，2017年加密与信息安全研讨会(SCIS2017)，3C4-5，2017.[非专利文献3]D.Lim，J.W.Lee，B.Gassend，G.E.Suh，M.vanDijk，S.Devadas，“Extractingsecretkeysfromintegratedcircuits”，IEEETrans.onVLSISystem，vol13，no.10，pp.1200-1205，2005.[非专利文献4]G.E.Suh，S.Devadas，“PhysicalUnclonableFunctionsforDeviceAuthenticationandSecretKeyGeneration”DAC′07，pp.9-14，2007.[非专利文献5]Y.Dodis，R.Ostrovsky，L.Reyzin，andA.Smith，″FuzzyExtractors：HowtoGenerateStrongKeysfromBiometricsandOtherNoizyData，″LNCS3027，pp.523-540，2004.
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题而且，作为将器件个体固有的差异用在安全方面的PUF的应用，已利用了挑战及响应认证(Challenge&Response(CR认证))与加密密钥(固有密钥)的生成。PUF的响应中带有由噪声引起的错误，作为前者的CR认证采用了如下方法，即，考虑错误，并设置在某程度上允许不一致的比特的阈值来进行认证。另一方面，作为后者的加密密钥的生成不允许比特错误，需要在生成初始密钥以后，去除错误来生成(再生成)相同密钥的技术。作为该生成密钥及去除错误的技术，已提出了模糊提取器(FuzzyExtractor)(例如参照非专利文献5)。模糊提取器基于伪随机数及PUF响应来生成加密密钥，去除随机噪声。但是，伪随机数在随机性方面存在极限，对于重放攻击显得脆弱。因此，模糊提取器存在如下缺点：虽需要真随机数生成器，但现有的真随机数生成器的成本高。本专利技术提供可低成本地生成具有高随机性的真随机数，进而可切实地防止篡改、捏造图像的固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法及电子设备。解决问题的方案本专利技术的第一观点的固态摄像装置包括：像素部，呈行列状地排列有具有光电转换功能的多个像素；读取部，从所述像素部进行像素信号的读取；以及响应数据生成部，包含模糊提取器(FuzzyExtractor)，且与所述像素的差异信息及所述读取部的差异信息的至少任一个关联地生成包含固有密钥的响应数据，所述模糊提取器包括：初始密钥生成部，包含真随机数生成器，且基于由所述真随机数生成器生成的真随机数、与在生成初始密钥时取得的作为响应的差异信息而生成初始密钥及辅助数据，所述真随机数生成器使用在真随机数生成模式时由所述读取部从所述像素读取的像素信号、或从与所述像素部的列输出对应地配置且对所输入的列输出信号进行处理的所述读取部的列信号处理部读取的读取信号，生成真随机数；以及密钥再生成部，在再生成密钥时，基于初始生成密钥而获本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态摄像装置，其特征在于包括：/n像素部，呈行列状地排列有具有光电转换功能的多个像素；/n读取部，从所述像素部进行像素信号的读取；以及/n响应数据生成部，包含模糊提取器，且与所述像素的差异信息及所述读取部的差异信息的至少任一个关联地生成包含固有密钥的响应数据，/n所述模糊提取器包括：/n初始密钥生成部，包含真随机数生成器，且基于由所述真随机数生成器生成的真随机数、与在生成初始密钥时取得的作为响应的差异信息而生成初始密钥及辅助数据，所述真随机数生成器使用在真随机数生成模式时由所述读取部从所述像素读取的像素信号、或从与所述像素部的列输出对应地配置且对所输入的列输出信号进行处理的所述读取部的列信号处理部读取的读取信号，生成真随机数；以及/n密钥再生成部，在再生成密钥时，基于初始生成密钥而获得的辅助数据、与在再生成密钥时获得的作为包含错误的响应的差异信息，生成固有密钥。/n

【技术特征摘要】
20190305 JP 2019-0392401.一种固态摄像装置，其特征在于包括：
像素部，呈行列状地排列有具有光电转换功能的多个像素；
读取部，从所述像素部进行像素信号的读取；以及
响应数据生成部，包含模糊提取器，且与所述像素的差异信息及所述读取部的差异信息的至少任一个关联地生成包含固有密钥的响应数据，
所述模糊提取器包括：
初始密钥生成部，包含真随机数生成器，且基于由所述真随机数生成器生成的真随机数、与在生成初始密钥时取得的作为响应的差异信息而生成初始密钥及辅助数据，所述真随机数生成器使用在真随机数生成模式时由所述读取部从所述像素读取的像素信号、或从与所述像素部的列输出对应地配置且对所输入的列输出信号进行处理的所述读取部的列信号处理部读取的读取信号，生成真随机数；以及
密钥再生成部，在再生成密钥时，基于初始生成密钥而获得的辅助数据、与在再生成密钥时获得的作为包含错误的响应的差异信息，生成固有密钥。


2.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其特征在于：
所述像素包含：
光电转换元件，在积累期间，积累通过光电转换生成的电荷；
传输元件，可在传输期间传输所述光电转换元件所积累的电荷；
浮置扩散层，通过所述传输元件而被传输由所述光电转换元件积累的电荷；
源极跟随元件，将所述浮置扩散层的电荷以与电荷量对应的增益转换为电压信号；以及
复位元件，将所述浮置扩散层复位为特定电位，
在真随机数生成模式时由所述读取部从所述像素读取的像素信号包括：
包含所述复位元件为导通状态时的浮置扩散层复位噪声的信号、或
包含所述复位元件及所述传输元件为导通状态时的浮置扩散层复位噪声的信号。


3.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其特征在于：
所述像素部具有：
由多个所述光电转换元件及所述传输元件共享一个所述浮置扩散层、一个所述源极跟随元件及一个复位元件的像素共享构造。


4.根据权利要求2或3所述的固态摄像装置，其特征在于：
在像素阵列端配置有对像素输出电压振幅进行限制的削波电路。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的固态摄像装置，其特征在于：
所述读取部在所述真随机数生成模式时，进行多次所述像素信号或所述读取信号的读取。


6.根据权利要求5所述的固态摄像装置，其特征在于：
所述读取部从所选择的像素进行多次所述像素信号的读取。


7.根据权利要求5所述的固态摄像装置，其特征在于：
所述读取部从所选择的行的多个像素进行所述像素信号的读取。


8.根据权利要求5所述的固态摄像装置，其特征在于：
所述读取部从所选择的列的多个像素进行所述像素信号的读取。


9.根据权利要求8所述的固态摄像装置，其特征在于：
所述读取部包含：
多个列信号处理部，与所述像素部的至少一个列输出对应地配置，对所输入的列输出信号进行处理；以及
多路复用器，可以如下方式进行切换，即，打乱所述像素部的列输出的列输出信号的供应目的地，将所述列输出信号输入至和与所述列输出对应地配置的所述列信号处理部不同的列信号处理部。


10.根据权利要求2至9中任一项所述的固态摄像装置，其特征在于：
在所述真随机数生成模式时被读取的像素是从配置于光学黑体区域的像素选择。

【专利技术属性】
技术研发人员：大仓俊介，石川贤一郎，白畑正芳，藤野毅，汐崎充，久保田贵也，
申请(专利权)人：普里露尼库斯日本股份有限公司，学校法人立命馆，
类型：发明
国别省市：日本;JP