使用电阻处理单元作为物理不可克隆功能的安全芯片识别制造技术

一种技术涉及使用控制系统(220)在中间范围条件下偏置电阻处理单元(102)的交叉阵列(100)，所述中间范围条件使得所述电阻处理单元(102)的电阻产生具有大约相等的比例的低值和高值的随机输出。控制系统(220)通过将电阻处理单元(102)的电阻设置为迫使低值和高值已经由中间范围条件导致的状态来加强随机输出的低值和高值。加强低值和高值使得即使当电阻处理单元(102)的交叉阵列(100)未在中间范围条件下被偏置时，随机输出也是永久的。控制系统(220)响应于加强随机输出的低值和高值而记录随机输出的低值和高值的序列。录随机输出的低值和高值的序列。录随机输出的低值和高值的序列。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用电阻处理单元作为物理不可克隆功能的安全芯片识别

技术介绍

[0001]本专利技术一般涉及用于集成电路(IC)的方法和系统，并且更具体地，涉及用于使用电阻处理单元(RPU)作为物理不可克隆功能来进行安全芯片识别的方法和系统。
[0002]物理不可克隆功能(有时也称为物理不可克隆功能)或PUF是对于给定输入和条件(挑战)提供物理定义的“数字指纹”输出(响应)的物理对象，所述“数字指纹”输出(响应)充当唯一识别符，最常见地用于半导体装置，例如微处理器。PUF是体现在物理结构中的物理实体。PUF通常在集成电路(IC)中实现，并且通常用于具有高安全性要求的应用中。IC(也称为芯片或微芯片)包括在晶片上形成电子电路的大量电子器件。晶片可以是半导体材料，例如硅或其它材料。

技术实现思路

[0003]用于识别的计算机实现的方法的非限制性示例包括使用控制系统在中间范围条件下偏置电阻处理单元(RPU)的交叉开关阵列，所述中间范围条件使得RPU的电阻产生具有呈大约相等的比例的低值和高值的随机输出。计算机实现的方法包括使用控制系统通过将RPU的电阻设置为迫使低值和高值已经由中间范围条件导致的状态来加强随机输出的低值和高值。加强低值和高值使得即使当RPU的交叉阵列未在中间范围条件下被偏置时，随机输出也是永久的。此外，计算机实现的方法包括使用控制系统响应于加强随机输出的低值和高值而记录随机输出的低值和高值的序列。
[0004]计算机程序产品的非限制性示例包括计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有随其体现的程序指令，该程序指令可由处理器执行以使处理器执行操作。所述操作包括在中间范围条件下偏置电阻性处理单元(RPU)的交叉阵列，所述中间范围条件使得所述RPU的电阻产生具有呈大约相等的比例的低值和高值的随机输出。所述操作包括通过将RPU的电阻设置为迫使低值和高值已经由中间范围条件产生的状态来加强随机输出的低值和高值。加强低值和高值使得即使当RPU的交叉阵列未在中间范围条件下被偏置时，随机输出也是永久的。此外，所述操作包括响应于加强随机输出的低值和高值而记录随机输出的低值和高值的序列。
[0005]系统的非限制性示例包括具有计算机可读指令的存储器，以及用于执行计算机可读指令的一个或多个处理器，计算机可读指令控制一个或多个处理器执行操作。所述操作包括在中间范围条件下偏置电阻性处理单元(RPU)的交叉阵列，所述中间范围条件使得所述RPU的电阻产生具有呈大约相等的比例的低值和高值的随机输出。所述操作包括通过将RPU的电阻设置为迫使低值和高值已经由中间范围条件产生的状态来加强随机输出的低值和高值。加强低值和高值使得即使当RPU的交叉阵列未在中间范围条件下被偏置时，随机输出也是永久的。所述操作包括响应于加强随机输出的低值和高值而记录随机输出的低值和高值的序列。
[0006]通过本专利技术的技术实现了额外的技术特征和益处。本专利技术的实施例和方面在此详细描述，并被认为是所要求保护的主题的一部分。为了更好地理解，参考详细描述和附图。
附图说明
[0007]在说明书的结尾处的权利要求中特别指出并清楚地要求了本文描述的专有权的细节。从下面结合附图的详细描述中，本专利技术的实施例的前述和其它特征和优点将变得显而易见，其中：
[0008]图1A描绘了根据本专利技术的一个或多个实施例的正向传递中的电阻性处理单元(RPU)的交叉阵列的示意图；
[0009]图1B描绘了根据本专利技术的一个或多个实施例的反向传递中的RPU的交叉阵列的示意图；
[0010]图1C描绘了根据本专利技术的一个或多个实施例的权重更新中的RPU的交叉开关阵列的示意图；
[0011]图2描述了根据本专利技术的一个或多个实施例的使用RPU的交叉阵列的系统的示意图；
[0012]图3描绘了根据本专利技术的一个或多个实施例的使用RPU的交叉开关阵列作为物理不可克隆功能(PUF)来确保芯片识别的安全的方法的流程图；
[0013]图4描述了根据本专利技术的一个或多个实施例的使用RPU的交叉阵列的系统的示意图；
[0014]图5描述了根据本专利技术的一个或多个实施例的使用RPU的交叉阵列的系统的示意图；
[0015]图6示出了根据本专利技术的一个或多个实施例的芯片的框图；
[0016]图7示出了根据本专利技术的一个或多个实施例的用于芯片识别的方法的流程图；以及
[0017]图8描绘了具有在根据本专利技术的一个或多个实施例中利用的功能和特征的示例计算系统的示意图。
[0018]这里描述的图是说明性的。在不脱离本专利技术的精神的情况下，可以对其中描述的图或操作进行许多变化。例如，可以以不同的顺序执行动作，或者可以添加、删除或修改动作。此外，术语“耦合”及其变型描述了在两个元件之间具有通信路径，并且不暗示元件之间的直接连接，而在它们之间没有中间元件/连接。所有这些变化都被认为是说明书的一部分。
[0019]在附图和本专利技术实施例的以下详细描述中，附图中所示的各种元件具有两个或三个数字参考标号。除了次要的例外，每个参考数字的最左边的数字对应于其中首先示出其元件的图。
具体实施方式
[0020]半导体供应链完整性是重要的安全性需求，尤其是对于敏感行业而言。因此，行业需要验证安装在关键系统中的芯片是可信的。例如，假性或伪造的组件如果代替真实的组件，则可能包含恶意电路。然而，根据本专利技术的一个或多个实施例，唯一且可再现的数字指纹或图案可以用于芯片认证，从而验证芯片供应链的完整性。
[0021]本专利技术的一个或多个实施例提供了用于加强由电阻式处理单元(RPU)的交叉式阵列生成的随机图案的方法和结构。本专利技术的一个或多个实施例生成用于芯片认证的唯一且
可再现的数字指纹或图案。RPU的交叉开关阵列用作能够生成用于识别芯片的唯一数字指纹或图案的物理不可克隆功能(PUF)。由于PUF的随机特性，PUF不能被精确地复制到另一芯片上，因此PUF可以用于唯一地将芯片识别为真实的。尽管PUF被用于生成用于唯一识别的随机图案，但是根据本专利技术的一个或多个实施例，加强技术被用于硬化(harden)初始图案或唯一数字指纹，使得其可以被可靠地再现。
[0022]现在转到本专利技术的方面的更详细描述，图1A描绘了正向传递中的电阻性处理单元(RPU)的交叉阵列的示意图。图1B描绘了反向传递中的RPU交叉阵列的示意图。图1C描绘了权重更新中的RPU交叉阵列的示意图。RPU 102的交叉阵列100(也称为n交叉点阵列或交叉线阵列)是用于形成各种电子电路和器件的高密度电路架构。交叉阵列100的配置包括一组导电行导线和被设计成与该组导电行导线交叉的一组导电列导线。两组导线之间的交叉点由交叉点器件(例如RPU 102)分开。
[0023]RPU 102是模拟电阻器件，当受到正或负电压脉冲激励时，其改变电阻(或相反的电导)。每个RPU 102是通过控制施加在行和列的各导线之间的电压而改变的两端模拟电阻器件。在图1A所示的正向传递期间，电压或电压脉冲(例如，电压V
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于识别的计算机实现的方法，所述计算机实现的方法包括：使用控制系统在中间范围条件下偏置电阻性处理单元(RPU)的交叉阵列，所述中间范围条件使得所述RPU的电阻产生呈大约相等的比例的低值和高值的随机输出；使用所述控制系统，通过将所述RPU的电阻设置为强制所述低值和所述高值已经由所述中间范围条件导致的状态来加强所述随机输出的低值和高值，加强所述低值和所述高值使得即使当所述RPU的交叉阵列未在所述中间范围条件下被偏置时所述随机输出也是永久的；以及响应于加强所述随机输出的所述低值和所述高值，使用所述控制系统记录所述随机输出的所述低值和所述高值的序列。2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中响应于在所述中间范围条件下接收到预定义电压，所述RPU生成随机响应。3.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中响应于在所述中间范围条件下接收到预定义电压，所述RPU以生成所述低值和所述高值呈所述大约相等的比例的随机响应。4.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其中通过将所述RPU的电阻设置为迫使所述低值和所述高值已经由所述中间范围条件产生的状态来加强所述随机输出的所述低值和所述高值包括使用在所述中间范围条件下驱动所述RPU的电阻的电压脉冲。5.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中通过将所述RPU的电阻设置为迫使所述低值和所述高值是由所述中间范围条件产生的状态来加强所述随机输出的所述低值和所述高值包括使用电压脉冲来向上和向下移位电阻值以确保所述低值和所述高值呈大约相等的比例。6.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述RPU的所述交叉开关阵列被配置为通过读出与所述随机输出匹配的验证序列来被认证，所述验证序列是在与所述中间范围条件不同的条件下读出的。7.如权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括响应于记录所述随机输出的所述低值和所述高值的序列，防止所述RPU的电阻随后被编程。8.一种包括计算机可读存储介质的计算机程序产品，所述计算机可读存储介质具有随其体现的程序指令，所述程序指令可由处理器执行以使所述处理器执行包括以下各项的操作：在中间范围条件下偏置电阻性处理单元(RPU)的交叉阵列，所述中间范围条件使得所述RPU的电阻产生呈大约相等的比例的低值和高值的随机输出；通过将RPU的电阻设置为迫使低值和高值已经由中间范围条件导致的状态来加强随机输出的低值和高值，加强所述低值和所述高值使得即使当所述RPU的交叉阵列未在所述中间范围条件下被偏置时所述随机输出也是永久的；以及响应于加强所述随机输出的所述低值和所述高值，记录所述随机输出的所述低值和所述高值的序列。9.根据权利要求8所述的计算机程序产品，其中响应于在所述中间范围条件下接收到预定义电压，所述RPU生成随机响应。10.如权利要求8所述的计算机程序产品，其中响应于在所述中间范围条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：