CMOS兼容的高速低功率随机数生成器制造技术

提供了CMOS兼容的高速低功率随机数生成器及其使用技术。在一个方面，随机数生成器包括：噪声放大单元，被配置成生成放大的噪声信号，其中，噪声放大单元包括噪声放大单元晶体管，该噪声放大单元晶体管具有约为0的阈值电压(V

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】CMOS兼容的高速低功率随机数生成器


[0001]本专利技术涉及随机数生成，更具体地，涉及互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容的高速低功率随机数生成器及其在随机数生成中的应用。

技术介绍

[0002]随机数生成是安全系统的重要元素，并且广泛用于加密和安全通信。例如，可以生成唯一随机密钥，并且在主机和用户之间传送该唯一随机密钥，该唯一随机密钥如果是基于真随机数(而不是根据数学算法生成的伪随机数)生成的，则该唯一随机密钥原则上不可能被其他主机和用户解码。随机数也是随机计算所关心的。
[0003]然而，随机波动的物理源通常造成以下限制中的一个或多个：(i)它们需要高功率来生成例如雪崩二极管的散粒噪声、(ii)它们需要高功率来放大例如电阻器的热噪声、(iii)它们与半导体技术不兼容，例如真空管的散粒噪声。在系统已经受到电池功率对计算和信号传输的约束的许多应用中，功耗是重要的因素。
[0004]例如，诸如雪崩二极管(以及在更小程度上，齐纳二极管)的固态器件可以产生显著的散粒噪声，但是需要高偏置电压和/或电流以在该状况下操作。这种器件(例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种随机数生成器，包括：噪声放大单元，被配置成生成放大的噪声信号，其中，所述噪声放大单元包括噪声放大单元晶体管，所述噪声放大单元晶体管具有约为0的阈值电压V
t,amp
；以及计算单元，被配置成处理来自所述噪声放大单元的所述放大的噪声信号以生成随机数流，其中，所述计算单元包括计算单元晶体管，所述计算单元晶体管具有大于所述噪声放大单元中的所述噪声放大单元晶体管的V
t,amp
的V
t,compute
的绝对值。2.根据权利要求1所述的随机数生成器，其中，所述噪声放大单元和所述计算单元单片集成在同一集成电路芯片上。3.根据权利要求1所述的随机数生成器，其中，所述噪声放大单元和所述计算单元被制造在键合在一起的单独的集成电路芯片上。4.根据前述权利要求中任一项所述的随机数生成器，其中，所有所述噪声放大单元晶体管具有共同的沟道类型，并且其中，所述共同的沟道类型是n沟道或p沟道。5.根据前述权利要求中任一项所述的随机数生成器，其中，通过将电压偏置施加到所述衬底而将所述噪声放大单元中的所述噪声放大单元晶体管的V
t,amp
移位到约零伏。6.根据前述权利要求中任一项所述的随机数生成器，其中，所述噪声放大单元晶体管的V
t,amp
从约
‑
0.3V到约0.3V并且在其之间的范围内。7.根据前述权利要求中任一项所述的随机数生成器，其中，所述噪声放大单元晶体管包括：至少一个负载晶体管；以及至少一个放大晶体管。8.根据权利要求7所述的随机数生成器，其中，所述至少一个负载晶体管和所述至少一个放大晶体管的V
t,amp
约为0。9.根据权利要求7或8所述的随机数生成器，其中，所述噪声放大单元包含N级噪声放大器，并且其中，至少一个级包括：高通滤波器，其包括DC
‑
阻断电容器C
b
和偏置电阻器R
bias
。10.根据权利要求7或8所述的随机数生成器，其中，所述噪声放大单元包含N级噪声放大器，并且其中，至少一个级包括：高通滤波器，其包括DC
‑
阻断电容器C
b
和偏置晶体管M
bias
。11.根据前述权利要求中任一项所述的随机数生成器，其中，所述放大单元晶体管在零栅极到源极电压下偏置并且在低于阈值的状况下操作。12.根据前述权利要求中任一项所述的随机数生成器，所述放大单元晶体管包括被配置成将所述放大单元晶体管的V
t,amp
调整到约为0的至少一个功函数设定金属。13.根据权利要求12所述的随机数生成器，其中，所述计算单元晶体管及所述噪声放大单元晶体管两者包括n沟道晶体管，并且其中，所述噪声放大单元中的所述n沟道晶体管的金属栅电极的功函数低于所述计算单元中的所述n沟道晶体管的所述金属栅电极的功函数。14.根据权利要求12所述的随机数生成器，其中，所述计算单元晶体管和所述噪声放大单元晶体管两者都包括p沟道晶体管，并且其中，所述噪声放大单元中的所述p沟道晶体管的金属栅电极的功函数高于所述计算单元中的所述p沟道晶体管的所述金属栅电极的功函
数。15.根据前...

【专利技术属性】
技术研发人员：B赫克马特肖尔塔巴里，G沙希迪，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：