用于生成PUF特征码的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于生成PUF特征码的装置，该装置包括PUF阵列、控制单元、地址译码器和灵敏放大器，其中：PUF阵列包括多行多列PUF单元，每个PUF单元包括电阻器件，每行PUF单元连接一条字线，每列PUF单元连接一条位线并共享一个为电阻器件提供电流而产生输出电压的电流源，每个电阻器件的电阻值随工艺因素的变化而变化；控制单元接收输入地址信号，地址译码器基于输入地址信号选中PUF阵列中的各PUF单元，灵敏放大器获取被选中PUF单元的输出电压值，并基于PUF阵列中各PUF单元的输出电压值生成PUF特征码。本发明专利技术的用于生成PUF特征码的装置可以选自设备中固有的工作电路，在生成PUF特征码时具有较高的隐蔽性，且生成的PUF特征码能在满足高产性的同时具有较小尺寸。

【技术实现步骤摘要】
用于生成PUF特征码的装置
本专利技术涉及信息安全
，具体而言涉及一种用于生成物理不可克隆功能(PUF)特征码的装置。
技术介绍
用于识别一个器件最好的私密钥匙，就是利用PUF特征码计算得出的密钥。PUF基于器件生产制造期间随意产生的物理特性，由于加工过程中微小的不可控的随机变化，使得这些特点成为每个器件独一无二的特点。虽然这些变化无法预先确定或控制，但是如果它们可以在足够低的噪声中测量或足够稳定，则这些测量可用于建构该器件特有的私有密钥。PUF是无生命器件的生物测定特征，与人类的指纹或视网膜类似。与由相同DNA“制造”却具有独特指纹的双胞胎一样，采用相同蓝本的工艺制造的无生命物体固有的PUF也是独一无二的。由于无法避免的小的变化，在一定程度上，完美的克隆实际上是不可能的，而PUF正是利用了这一事实来提供优势。对于一个器件而言，在生成PUF特征码时，要求PUF特征码具有唯一性、固定性和高产性。此外，还要求PUF特征码具有较高的隐蔽性。在现有的技术中，一般会在器件中特殊设置一个PUF生成电路，用于器件的PUF特征码的生成。例如，静态随机存取存储器(SRAM)中的PUF生成电路是一块构造单一且重复性高的电路，可识别性高，在器件用于信息安全领域中时十分不利。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于生成PUF特征码的装置，所述装置包括PUF阵列、控制单元、地址译码器和灵敏放大器，其中：所述PUF阵列包括多行多列PUF单元，每个PUF单元包括电阻器件，每行PUF单元连接一条字线，每列PUF单元连接一条位线并共享一个为所述电阻器件提供电流而产生输出电压的电流源，每个所述电阻器件的电阻值随工艺因素的变化而变化；所述控制单元接收输入地址信号，所述地址译码器基于所述输入地址信号选中所述PUF阵列中的各PUF单元，所述灵敏放大器获取被选中PUF单元的输出电压值，并基于所述PUF阵列中各PUF单元的输出电压值生成PUF特征码。在本专利技术的一个实施例中，所述灵敏放大器的正输入端接收各PUF单元的输出电压，所述灵敏放大器的负输入端接收数模转换器的输出信号，所述数模转换器的输入信号基于所述PUF阵列中各PUF单元的输出电压的分布而生成。在本专利技术的一个实施例中，所述分布被分为若干区间，每个区间被编码为不同的码值，所述数模转换器的输入信号包括所述若干区间中的一些或全部区间的码值。在本专利技术的一个实施例中，所述数模转换器的输入信号为所述分布的中心点所位于区间的码值以及与所述中心点所位于区间相邻的两侧区间的码值。在本专利技术的一个实施例中，所述数模转换器的输出信号包括多个电压值作为阈值电压，所述灵敏放大器基于所述多个电压值将每个PUF单元的输出电压值转换为多位特征码。在本专利技术的一个实施例中，所述数模转换器包括在所述灵敏放大器之中。在本专利技术的一个实施例中，每个所述PUF单元还包括与该PUF单元中的电阻器件连接的开关，所述开关的控制端连接与该PUF单元连接的字线和位线。在本专利技术的一个实施例中，每个所述PUF单元中的所述开关为晶体管，所述晶体管的漏极连接该PUF单元中的电阻器件，所述晶体管的栅极连接与该PUF单元连接的字线，所述晶体管的源极连接与该PUF单元连接的位线。在本专利技术的一个实施例中，所述开关为NMOS晶体管，所述电阻器件为多晶硅电阻器件。在本专利技术的一个实施例中，所述装置为待生成PUF特征码的设备生成所述PUF特征码，所述装置包括在所述待生成PUF特征码的设备中。本专利技术所提供的用于生成PUF特征码的装置基于电阻值随工艺因素变化而变化的电阻器件构成的PUF阵列构建PUF特征码，由于阵列结构可以选自设备中固有的工作电路，因而在生成PUF特征码时具有较高的隐蔽性。此外，本专利技术所提供的用于生成PUF特征码的装置不存在重复的PUF阵列单元，从而使得生成的PUF特征码能在满足高产性的同时具有较小的有效尺寸。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1示出根据本专利技术一个实施例的用于生成PUF特征码的装置的示例性结构框图；图2示出根据本专利技术另一个实施例的用于生成PUF特征码的装置的示例性结构框图；以及图3示出根据本专利技术实施例的PUF阵列中各PUF单元的输出电压的分布的示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本专利技术的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术提出的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。图1示出根据本专利技术实施例的用于生成PUF特征码的装置100的示例性结构框图。如图1所示，用于生成PUF特征码的装置100包括PUF阵列110、控制单元120、地址译码器(包括行译码器130和列译码器140)和灵敏放大器150，其中，PUF阵列110包括多行多列PUF单元，每个PUF单元包括电阻器件，每行PUF单元连接一条字线，每列PUF单元连接一条位线并共享一个为所述电阻器件提供电流而产生输出电压的电流源，每个所述电阻器件的电阻值随工艺因素的变化而变化。控制单元120接收输入地址信号，地址译码器基于所述输入地址信号选中所述PUF阵列中的各PUF单元，灵敏放大器150获取被选中PUF单元的输出电压值，并基于所述PUF阵列中各PUF单元的输出电压值生成PUF特征码。在本专利技术的实施例中，基于电阻值随工艺因素的变化而变化的电阻器件构成的PUF阵列构建PUF特征码，由于工艺因素的随机性，所以PUF阵列中的电阻器件的电阻值具有随机性。基于此，采用电流源为这些电阻器件提供相同的电流，使得这些电阻器件两端的电压值具有随机性，也即包括这些电阻器件的每个PUF单元的输出电压值具有随机性。其中，电阻器件两端的电压值可以理解为：电阻器件的一端接地时另一端处的电压值。进一步而言，在上述电流源提供的电流下，这些电阻器件两端的电压值具有唯一性，每次上电时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生成PUF特征码的装置，其特征在于，所述装置包括PUF阵列、控制单元、地址译码器和灵敏放大器，其中：/n所述PUF阵列包括多行多列PUF单元，每个PUF单元包括电阻器件，每行PUF单元连接一条字线，每列PUF单元连接一条位线并共享一个为所述电阻器件提供电流而产生输出电压的电流源，每个所述电阻器件的电阻值随工艺因素的变化而变化；/n所述控制单元接收输入地址信号，所述地址译码器基于所述输入地址信号选中所述PUF阵列中的各PUF单元，所述灵敏放大器获取被选中PUF单元的输出电压值，并基于所述PUF阵列中各PUF单元的输出电压值生成PUF特征码。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于生成PUF特征码的装置，其特征在于，所述装置包括PUF阵列、控制单元、地址译码器和灵敏放大器，其中：
所述PUF阵列包括多行多列PUF单元，每个PUF单元包括电阻器件，每行PUF单元连接一条字线，每列PUF单元连接一条位线并共享一个为所述电阻器件提供电流而产生输出电压的电流源，每个所述电阻器件的电阻值随工艺因素的变化而变化；
所述控制单元接收输入地址信号，所述地址译码器基于所述输入地址信号选中所述PUF阵列中的各PUF单元，所述灵敏放大器获取被选中PUF单元的输出电压值，并基于所述PUF阵列中各PUF单元的输出电压值生成PUF特征码。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述灵敏放大器的正输入端接收各PUF单元的输出电压，所述灵敏放大器的负输入端接收数模转换器的输出信号，所述数模转换器的输入信号基于所述PUF阵列中各PUF单元的输出电压的分布而生成。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述分布被分为若干区间，每个区间被编码为不同的码值，所述数模转换器的输入信号包括所述若干区间中的一些或全部区间的码值。


4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述数模转换器的输入信号为所述分布的中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨家奇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31