基于磁隧道结的高可靠真随机数发生器电路及其工作方法技术

本发明专利技术提供了一种基于磁隧道结的高可靠真随机数发生器电路及其工作方法，涉及集成电路硬件技术领域。该电路包括随机性提取部分和后处理部分，随机性提取部分包括时钟控制电路；复位电路；写入电路；随机源；读取电路。时钟控制电路的输出分别接入写入电路、复位电路、读取电路；复位电路、写入电路的输出接入随机源；随机源为磁隧道结MTJ；随机源的输出接入所述读取电路。后处理部分包括线性修改器，线性修改器包括多个依次相连的移位寄存器以及多个异或门；读取电路的输出接入线性修改器，由线性修改器输出真随机数。线性修改器可有效降低生成真随机数的偏差，生成期望概率(50%)的随机数，吞吐量高且能提高真随机数的随机熵。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路硬件，尤其涉及一种基于磁隧道结的高可靠真随机数发生器电路及其工作方法。

技术介绍

1、随机数发生器(rng)是一种用于生成无序的且随机出现的数字或符号的序列的设备或算法，常用在信息安全领域中。根据原理的不同，rng可分为伪随机数生成器(prng)或真随机数生成器(trng)。prng一般由算法生成，具有可预测的规律性，不能称之为真正的随机数，其安全性较低。而trng来源于不可预测的物理现象，利用物理混沌态带来的随机性产生真随机数，具有无法预测的特性。由于物理混沌态易受环境影响，如温度、偏压和工艺偏差等，需要探索能够提供高稳定输出的随机数发生电路设计方法。

2、线性反馈移位寄存器(lfsr)经常被当作随机数发生器的随机源。lfsr由多个寄存器和多个异或门构成，电路面积大，硬件成本高。利用新兴的非易失性存储器件（如mtj）阻值变化过程中天然的随机特性，可以降低生成真随机数的成本。

3、现有技术中有真随机数发生器使用磁隧道结mtj作为随机源，通过磁场生成器随机改变mtj状态，通过检测电路读取mtj的状态。方案缺少后处本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于磁隧道结的高可靠真随机数发生器电路，其特征在于，包括随机性提取部分和后处理部分；所述随机性提取部分包括：

2.根据权利要求1所述的基于磁隧道结的高可靠真随机数发生器电路，其特征在于：所述随机性提取部分具体包括pMOS晶体管P0、P1、P2、P3、P5、P6；nMOS晶体管N0、N1、N2、N3、N4、N5、N6；电源Vdd和Vddh；电阻Rref；磁隧道结MTJ；反相器；

3.根据权利要求2所述的基于磁隧道结的高可靠真随机数发生器电路，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的基于磁隧道结的高可靠真随机数发生器电路，其特征在于：所述电阻Rref...

【技术特征摘要】

1.一种基于磁隧道结的高可靠真随机数发生器电路，其特征在于，包括随机性提取部分和后处理部分；所述随机性提取部分包括：

2.根据权利要求1所述的基于磁隧道结的高可靠真随机数发生器电路，其特征在于：所述随机性提取部分具体包括pmos晶体管p0、p1、p2、p3、p5、p6；nmos晶体管n0、n1、n2、n3、n4、n5、n6；电源vdd和vddh；电阻rref；磁隧道结mtj；反相器；

3.根据权利要求2所述的基于磁隧道结的高可靠真随机数发生器电路，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的基于磁隧道结的高可靠真随机数发生器电路，其特征在于：所述电阻rref=(rap+rp)/2，其中rap为磁隧道结mtj处在反平行态ap下的阻值，rp为磁隧道结mtj处在平行态p下的阻值。

5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佑，张超越，刘伟强，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：