一种具有抗攻击能力的TMR磁强计制造技术

本发明专利技术公开了一种具有抗攻击能力的TMR磁强计，包括TMR磁强计主体结构、控制电路、列译码器电路、行译码器电路、多路选择器和动态比较器，TMR磁强计主体结构包括n*n个TMR传感器，在实现TMR磁强计功能时，还与控制电路、列译码器电路、行译码器电路、多路选择器和动态比较器构成PUF电路，PUF电路基于TMR传感器制造工艺的随机偏差来生成PUF响应信号，产生的PUF响应信号使得攻击者更难定位到TMR传感器的具体位置，甚至很难知道TMR传感器偏差的存在，从而使得TMR磁强计具备防御模式攻击的能力；优点是能够抵抗IP核盗用、硬件木马、逆向工程、侧信道攻击等各类安全威胁，降低了被攻击的风险，安全性较高。安全性较高。安全性较高。

【技术实现步骤摘要】
一种具有抗攻击能力的TMR磁强计


[0001]本专利技术涉及TMR磁强计，尤其是涉及一种具有抗攻击能力的TMR磁强计。

技术介绍

[0002]随着磁电子学的发展，多层膜结构的磁阻型传感器得到了迅猛地发展，磁阻型传感器已经从霍尔传感器(Hall)、各向异性磁电阻(AMR)、巨磁电阻(GMR)发展到隧穿磁阻(Tunneling Magnetic Resistance，TMR)传感器。TMR传感器拥有高灵敏度、微型化、低成本、低功耗等优点，未来必将成为微小型磁强计竞争的制高点。
[0003]TMR传感器作为物联网系统的神经末梢，可以感知所需外界数据信息，是将数字世界和物理世界连接的核心。随着物联网应用的深入，TMR传感器的安全问题越来越受到重视。一方面，TMR传感器通常部署在无人值守的地理环境，只有很少或没有安全保护，存在信息泄露的安全隐患。另一方面，TMR传感器附件配备可用内存较少，计算能力有限，一个典型的TMR传感器可能只备用512bytes的内存，诸如高级加密标准(Advanced Encryption Standard,AES)之类的传统加密技术无法使用。如何以较小的计算和存储开销，实现TMR传感器产生数据的安全、可信传递，已经成为物联网安全的迫切需求。
[0004]在磁场高精度探测中，TMR传感器可搭载高精度读出电路构成TMR磁强计，TMR磁强计目前已经被广泛应用于军事和民用的物联网领域。TMR磁强计在物联网应用中作为底层感知芯片，面临IP核盗用、硬件木马、逆向工程、侧信道攻击等各类安全威胁，存在信息泄露的安全隐患。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够抵抗IP核盗用、硬件木马、逆向工程、侧信道攻击等各类安全威胁，安全性较高的具有抗攻击能力的TMR磁强计。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种具有抗攻击能力的TMR磁强计，包括TMR磁强计主体结构，所述的TMR磁强计主体结构包括n*n个TMR传感器，n为大于等于2的整数，n*n个TMR传感器按照n行n列排布形成TMR传感器阵列，每个TMR传感器均具有电源端、第一控制端、第二控制端和输出端，当所述的TMR传感器的第一控制端和第二控制端均接入有效信号时，所述的TMR传感器有效，其输出端输出数据，否则，所述的TMR传感器无效，其输出端不输出数据；所述的TMR传感器阵列中，n*n个TMR传感器的电源端均接入工作电压，第j行n个TMR传感器的第一控制端连接，且其连接端为所述的TMR传感器阵列的第j个行选择端，第j列n个TMR传感器的第二控制端连接，且其连接端为所述的TMR传感器阵列的第j个列选择端，第j列n个TMR传感器的输出端连接，且其连接端为所述的TMR传感器阵列的第j个输出端，j＝1，2，
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，n；所述的TMR磁强计还包括控制电路、列译码器电路、行译码器电路、多路选择器和动态比较器；所述的控制电路用于生成行选信号和列选信号，并将所述的行选信号发送给所述的行译码器电路以及所述的列选信号发送给所述的列译码器电路；所述的行译码器电路用于根据所述的行选信号生成对应的行位置信号输出，所述的行位置信
号为具有两位有效数据和n
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2位无效数据的n位二进制数据；所述的列译码器电路用于根据所述的列选信号生成对应的列位置信号输出，所述的列位置信号为具有两位有效数据和n
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2位无效数据的n位二进制数据；所述的TMR传感器阵列的第j个行选择端用于接入所述的行位置信号的第j位数据，所述的TMR传感器阵列的第j个列选择端用于接入所述的列位置信号的第j位数据；当所述的TMR传感器阵列接入所述的行位置信号和所述的列位置信号时，所述的行位置信号中的两位有效数据对应为两个有效行数，所述的列位置信号中的两位有效数据对应为两个有效列数，两个有效行数和两个有效列数一一对应，相对应的一个有效行数和一个有效列数形成一个有效行列位置，得到两个有效行列位置，此时所述的TMR传感器阵列中位于两个有效行列位置处的两个TMR传感器的第一控制端和第二控制端均接入一位有效数据，即有效信号，该两个TMR传感器有效，其输出端输出数据，其他TMR传感器的输出端不输出数据；所述的多路选择器具有n个输入端和两个输出端，所述的多路选择器的n个输入端与所述的TMR传感器阵列的第1个输出端至第n个输出端一一对应连接，所述的多路选择器用于将所述的TMR传感器阵列中有效的两个TMR传感器的输出端输出的数据通过其两个输出端一一对应输出；所述的动态比较器具有正向输入端、反向输入端和输出端，所述的动态比较器的正向输入端和反向输入端与所述的多路选择器的两个输出端一一对应连接，所述的动态比较器用于对其正向输入端和反向输入端输入的数据进行对比，生成对应的PUF响应信号在其输出端输出。
[0007]每个所述的TMR传感器均包括隧穿磁电阻和两个电子开关，每个所述的电子开关均具有第一连接端、第二连接端和控制端，当所述的电子开关的控制端接入有效信号时，其第一连接端和第二连接端连通，否则其第一连接端和第二连接端断开，将两个电子开关分别称为第一电子开关和第二电子开关，所述的第一电子开关的第一连接端为所述的TMR传感器的电源端，所述的第一电子开关的第二连接端和所述的隧穿磁电阻的一端连接，所述的隧穿磁电阻的另一端和所述的第二电子开关的第一连接端连接，所述的第二电子开关的第二连接端为所述的TMR传感器的输出端，所述的第一电子开关的控制端为所述的TMR传感器的第一控制端，所述的第二电子开关的控制端为所述的TMR传感器的第二控制端。
[0008]所述的动态比较器包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十MOS管、第十一MOS管、第十二MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管、第十五MOS管、第十六MOS管、第十七MOS管、第十八MOS管、第十九MOS管、第二十MOS管、第二十一MOS管、第二十二MOS管、第二十三MOS管、第二十四MOS管、第二十五MOS管、第二十六MOS管和第二十七MOS管，所述的第一MOS管、所述的第二MOS管、所述的第三MOS管、所述的第四MOS管、所述的第十四MOS管、所述的第十五MOS管、所述的第十六MOS管、所述的第十七MOS管、所述的第十八MOS管、所述的第十九MOS管、所述的第二十MOS管、所述的第二十一MOS管、所述的第二十二MOS管和所述的第二十三MOS管均为PMOS管，所述的第五MOS管、所述的第六MOS管、所述的第七MOS管、所述的第八MOS管、所述的第九MOS管、所述的第十MOS管、所述的第十一MOS管、所述的第十二MOS管、所述的第十三MOS管、所述的第二十四MOS管、所述的第二十五MOS管、所述的第二十六MOS管和所述的第二十七MOS管均为NMOS管；所述的第十四MOS管的源极、所述的第十五MOS管的源极、所述的第十六MOS管的源极、所述的第十七MOS管的源极、所述的第十八MOS管的源极、所述的第十九MOS管的源极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有抗攻击能力的TMR磁强计，包括TMR磁强计主体结构，所述的TMR磁强计主体结构包括n*n个TMR传感器，n为大于等于2的整数，n*n个TMR传感器按照n行n列排布形成TMR传感器阵列，其特征在于每个TMR传感器均具有电源端、第一控制端、第二控制端和输出端，当所述的TMR传感器的第一控制端和第二控制端均接入有效信号时，所述的TMR传感器有效，其输出端输出数据，否则，所述的TMR传感器无效，其输出端不输出数据；所述的TMR传感器阵列中，n*n个TMR传感器的电源端均接入工作电压，第j行n个TMR传感器的第一控制端连接，且其连接端为所述的TMR传感器阵列的第j个行选择端，第j列n个TMR传感器的第二控制端连接，且其连接端为所述的TMR传感器阵列的第j个列选择端，第j列n个TMR传感器的输出端连接，且其连接端为所述的TMR传感器阵列的第j个输出端，j＝1，2，
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，n；所述的TMR磁强计还包括控制电路、列译码器电路、行译码器电路、多路选择器和动态比较器；所述的控制电路用于生成行选信号和列选信号，并将所述的行选信号发送给所述的行译码器电路以及所述的列选信号发送给所述的列译码器电路；所述的行译码器电路用于根据所述的行选信号生成对应的行位置信号输出，所述的行位置信号为具有两位有效数据和n
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2位无效数据的n位二进制数据；所述的列译码器电路用于根据所述的列选信号生成对应的列位置信号输出，所述的列位置信号为具有两位有效数据和n
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2位无效数据的n位二进制数据；所述的TMR传感器阵列的第j个行选择端用于接入所述的行位置信号的第j位数据，所述的TMR传感器阵列的第j个列选择端用于接入所述的列位置信号的第j位数据；当所述的TMR传感器阵列接入所述的行位置信号和所述的列位置信号时，所述的行位置信号中的两位有效数据对应为两个有效行数，所述的列位置信号中的两位有效数据对应为两个有效列数，两个有效行数和两个有效列数一一对应，相对应的一个有效行数和一个有效列数形成一个有效行列位置，得到两个有效行列位置，此时所述的TMR传感器阵列中位于两个有效行列位置处的两个TMR传感器的第一控制端和第二控制端均接入一位有效数据，即有效信号，该两个TMR传感器有效，其输出端输出数据，其他TMR传感器的输出端不输出数据；所述的多路选择器具有n个输入端和两个输出端，所述的多路选择器的n个输入端与所述的TMR传感器阵列的第1个输出端至第n个输出端一一对应连接，所述的多路选择器用于将所述的TMR传感器阵列中有效的两个TMR传感器的输出端输出的数据通过其两个输出端一一对应输出；所述的动态比较器具有正向输入端、反向输入端和输出端，所述的动态比较器的正向输入端和反向输入端与所述的多路选择器的两个输出端一一对应连接，所述的动态比较器用于对其正向输入端和反向输入端输入的数据进行对比，生成对应的PUF响应信号在其输出端输出。2.根据权利要求1所述的一种具有抗攻击能力的TMR磁强计，其特征在于每个所述的TMR传感器均包括隧穿磁电阻和两个电子开关，每个所述的电子开关均具有第一连接端、第二连接端和控制端，当所述的电子开关的控制端接入有效信号时，其第一连接端和第二连接端连通，否则其第一连接端和第二连接端断开，将两个电子开关分别称为第一电子开关和第二电子开关，所述的第一电子开关的第一连接端为所述的TMR传感器的电源端，所述的第一电子开关的第二连接端和所述的隧穿磁电阻的一端连接，所述的隧穿磁电阻的另一端和所述的第二电子开关的第一连接端连接，所述的第二电子开关的第二连接端为所述的TMR传感器的输出端，所述的第一电子开关的控制端为所述的TMR传感器的第一控制端，所述的第二电子开关的控制端为所述的TMR传感器的第二控制端。3.根据权利要求1所述的一种具有抗攻击能力的TMR磁强计，其特征在于所述的动态比
较器包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十MOS管、第十一MOS管、第十二MOS管、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翔宇，汪鹏君，李刚，张晓伟，叶浩，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：