物理不可克隆函数电路及相关芯片及电子装置制造方法及图纸

本申请提出一种物理不可克隆函数电路及相关芯片和电子装置。所述物理不可克隆函数电路包括：图案产生器以及可编程电路；其中所述物理不可克隆函数电路上电时，所述图案产生器依据本身的工艺不匹配特性及当下的环境因子形成偏好的电压值，所述偏好的电压值在所述物理不可克隆函数电路下电时挥发佚失；所述可编程电路耦接所述图案产生器，用来依据所述图案产生器形成的所述偏好的电压值来被编程，所述可编程电路被编程的结果在所述物理不可克隆函数电路下电时不挥发佚失。函数电路下电时不挥发佚失。函数电路下电时不挥发佚失。

【技术实现步骤摘要】
物理不可克隆函数电路及相关芯片及电子装置


[0001]本申请涉及一种电路，尤其涉及一种物理不可克隆函数电路及相关芯片和电子装置。

技术介绍

[0002]许多加密协议都是基于物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)来进行加密。举例来说，利用晶体管在集成电路制造过程中独一无二的变异，产生出不可复制的密钥。然而，除了半导体工艺上的因素，电压以及温度等外在环境因子同样也会影响物理不可克隆函数电路偏好的行为，所以往往需要搭配复杂的错误更正电路来确保所产生的密钥的稳定性，造成整体成本的上升。
[0003]因此，如何改善物理不可克隆函数电路的稳定性，已成为本领域亟需解决的问题之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种物理不可克隆函数电路，包括：图案产生器以及可编程电路；其中所述物理不可克隆函数电路上电时，所述图案产生器依据本身的工艺不匹配特性及当下的环境因子形成偏好的电压值，所述偏好的电压值在所述物理不可克隆函数电路下电时挥发佚失；所述可编程电路耦接所述图案产生器，用来依据所述图案产生器形成的所述偏好的电压值来被编程，所述可编程电路被编程的结果在所述物理不可克隆函数电路下电时不挥发佚失。
[0005]本专利技术的目的在于提供一种芯片，包括上述的物理不可克隆函数电路。
[0006]本专利技术的目的在于提供一种装置，包括上述的芯片。
[0007]本申请的物理不可克隆函数电路及相关芯片和电子装置可以在实现基于物理不可克隆函数的认证机制时，提高稳定性及降低成本。
附图说明
[0008]图1为本专利技术的物理不可克隆函数电路的示意图。
[0009]图2为本专利技术的物理不可克隆函数电路的第一实施例的示意图。
[0010]图3为本专利技术的物理不可克隆函数电路的第二实施例的示意图。
[0011]图4为本专利技术的物理不可克隆函数电路的第二实施例操作在初始值设定阶段的示意图。
[0012]图5为本专利技术的物理不可克隆函数电路的第二实施例操作在编程阶段的示意图。
具体实施方式
[0013]图1为本专利技术的物理不可克隆函数电路的示意图。物理不可克隆函数电路100包含图案产生器102以及可编程电路104。图案产生器102采用半导体工艺。具体来说，图案产生
器102以互补式金属氧化物半导体(CMOS)工艺实现。因此，当物理不可克隆函数电路100上电(power on)时，图案产生器102会依据本身的工艺不匹配特性形成偏好的电压值Dp，又称图案(pattern)，由于制造物理不可克隆函数电路100时，图案产生器102的工艺不匹配特性具有独特性和随机性，因此所述图案也就具有独特性和随机性，而能用以产生不可复制的密钥。应注意的是，偏好的电压值Dp可以包含一个或多个电压值。
[0014]然而，除了半导体工艺上的因素，当下的环境因子也会影响偏好的电压值Dp。举例来说，所述环境因子可以包含图案产生器102所在的环境的温度差异，及/或供应给图案产生器102的供应电压的电压值的差异等。由于图案产生器102所形成的偏好的电压值Dp在物理不可克隆函数电路100下电(power off)时即挥发佚失。而物理不可克隆函数电路100下一次上电时，若图案产生器102本身的工艺不匹配特性不够显著，上述的环境因子可能会造成图案产生器102所形成的偏好的电压值Dp'和前一次的偏好的电压值Dp不同。这种现象越容易发生，代表图案产生器102的稳定性越低，对于密钥的应用是越不利的。
[0015]因此，本申请还利用可编程(programmable)电路104来解决此问题。可编程电路104耦接图案产生器102，用来依据图案产生器102形成的偏好的电压值Dp来被编程(programmed)，可编程电路104被编程的结果在下电时不会挥发消失。
[0016]具体来说，当物理不可克隆函数电路100第一次上电时，会进入初始阶段，这时图案产生器102形成的偏好的电压值Dp会被利用来编程可编程电路104。而在之后任何一次重新上电后，当物理不可克隆函数电路100收到质询(challenge)信号Sc时，物理不可克隆函数电路100会通过可编程电路104将偏好的电压值Dp，回应质询信号Sc。由于可编程电路104所保存的内容是非易失的(non
‑
volatile)，所以在下电之后，可编程电路104被编程的结果不会挥发佚失，因此在没有被重新编程之前，即使重新上电也不会改变其被编程的结果。所以可以确保在可编程电路104被重新编程之前，物理不可克隆函数电路100每次输出的图案，即偏好的电压值Dp，都一致不变。
[0017]在本实施例中，质询信号Sc来自物理不可克隆函数电路100外部的服务器，但本申请不以此为限。又，在本实施例中，物理不可克隆函数电路100仅在第一次上电时进入前述的初始阶段。然而在某些实施例中，还可以通过重置物理不可克隆函数电路100来使物理不可克隆函数电路100重新进入初始阶段，以重新编程可编程电路104。在某些实施例中，对于进入初始阶段的时间点也可以有其他的变化。例如可以设定物理不可克隆函数电路100在第一次收到质询信号Sc时(而非第一次上电时)进入初始阶段。
[0018]图2为本专利技术的物理不可克隆函数电路的第一实施例的示意图。物理不可克隆函数电路200中，以易失性内存202来实现物理不可克隆函数电路100中的图案产生器102；以及使用非易失性内存204来实现物理不可克隆函数电路100中的可编程电路104。易失性内存202包含至少一易失性内存单元(cell)，例如动态随机存取内存(Dynamic Random Access Memory,DRAM)单元或静态随机存取内存(Static Random Access Memory,SRAM)单元等；非易失性内存204包含至少一非易失性内存单元，例如闪存(flash memory)单元、铁电随机存取内存(Ferroelectric RAM,FRAM)单元、磁阻式随机存取内存(Magnetoresistive RAM,MRAM)单元、可编程只读存储器(Programmable read
‑
only memory,PROM)单元、电可改写只读存储器(Electrically alterable read only memory,EAROM)单元、可抹除可编程只读存储器(Erasable programmable read only memory,
EPROM)单元或电可抹除可编程只读存储器(Electrically erasable programmable read only memory,EEPROM)单元等。
[0019]当物理不可克隆函数电路200进入初始阶段时，易失性内存202之中的至少一易失性内存单元上形成的偏好电压值Dp被读出后，再被储存至非易失性内存204之中的非易失性内存单元。而当物理不可克隆函数电路200收到质询信号Sc时，物理不可克隆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种物理不可克隆函数电路，其特征在于，包括：图案产生器，其中所述物理不可克隆函数电路上电时，所述图案产生器依据本身的工艺不匹配特性及当下的环境因子形成偏好的电压值，所述偏好的电压值在所述物理不可克隆函数电路下电时挥发佚失；以及可编程电路，耦接所述图案产生器，用来依据所述图案产生器形成的所述偏好的电压值来被编程，所述可编程电路被编程的结果在所述物理不可克隆函数电路下电时不挥发佚失。2.根据权利要求1所述的物理不可克隆函数电路，其特征在于，在初始阶段，所述图案产生器形成的所述偏好的电压值被利用来编程所述可编程电路。3.根据权利要求2所述的物理不可克隆函数电路，其特征在于，所述偏好的电压值通过所述可编程电路被输出，以回应来自所述物理不可克隆函数电路之外的质询信号。4.根据权利要求2所述的物理不可克隆函数电路，其特征在于，所述物理不可克隆函数电路仅在第一次上电时进入所述初始阶段。5.根据权利要求4所述的物理不可克隆函数电路，其特征在于，所述图案产生器包含易失性内存单元。6.根据权利要求5所述的物理不可克隆函数电路，其特征在于，所述可编程电路包含非易失性内存单元，并且于所述初始阶段，所述易失性内存单元形成的所述偏好的电压值被储存至所述非易失性内存单元。7.根据权利要求6所述的物理不可克隆函数电路，其特征在于，所述非易失性内存单元所储存的所述偏好的电压值被输出，以回应来自所述物理不可克隆函数电路之外的质询信号。8.根据权利要求5所述的物理不可克隆函数电路，其特征在于，所述易失性内存单元包含：第一P型晶体管，包含漏极、源极和栅极，所述第一P型晶体管的源极耦接至第一参考电压，所述第一P型晶体管的漏极耦接至第一节点，所述第一P型晶体管的栅极耦接至第二节点；第二P型晶体管，包含漏极、源极和栅极，所述第二P型晶体管的源极耦接至所述第一参考电压，所述第一P型晶体管的漏极耦接至所述第二节点，所述第二P型晶体管的栅极耦接至所述第一节点；第一N型晶体管，包含漏极、源极和栅极，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：林俊彥，邱志杰，陈钧恒，
申请(专利权)人：英属维京群岛商烁星有限公司，
类型：发明
国别省市：