基于TDDB效應的PUF研究.pdf

1、如今不斷提高的現(xiàn)代社會的信息化程度使得信息安全成為人們關注的焦點。并且，隨著集成電路技術的不斷進步和發(fā)展，一種保障信息安全的重要手段-----密碼芯片開始進入人們的視野，它的應用范圍越來越廣，涉及到人們生活的各個方面。然而就在密碼芯片因能保護一些關鍵信息不被破譯被廣泛應用的同時，關于密碼芯片受到攻擊的事件也層出不窮，密碼芯片受到的威脅越來越多。物理非克隆函數(shù)作為硬件安全技術中一種新的安全原語，利用芯片制造過程中的不可控制的物理特性產(chǎn)生不

2、可克隆的輸入輸出響應對，其內(nèi)部映射關系很難通過建模分析進行預測，較高的安全性受到學者們的深入研究?；诎雽w物理特性設計的物理非克隆函數(shù)具有穩(wěn)定性高，抗攻擊性強，可復制性低等優(yōu)勢逐漸成為研究的熱點。目前，利用 MOS器件 HCI（Hot Carrier Injection）效應，EM（Electromigration）效應，NBTI（Negative Bias Temperature Instability）效應進行物理防克隆函數(shù)（PU

3、F,Physical Unclonable Function）研究均有階段性成果，而利用MOS器件經(jīng)時擊穿效應（TDDB,time dependent dielectric breakdown）進行PUF研究仍幾乎是空白。但是經(jīng)時擊穿效應（TDDB）本身研究較為成熟，因此，利用TDDB效應實現(xiàn)PUF電路具有很大的價值。
　　本研究提出了一種利用TDDB效應漏電流特性基于仲裁器PUF的數(shù)字電路結構。并對整體電路結構進行了優(yōu)化和驗證。

4、設計工作包括了：TDDB效應進行研究，得到了電壓、溫度條件下的柵氧化層漏電流的特性，對如何利用該漏電流特性進行PUF電路設計進行了闡述，在此基礎上設計了前置電荷提取電路、電荷敏感放大電路并進行了仿真驗證和改進優(yōu)化，設計了邏輯控制電路，對比較器和改進的仲裁器電路進行了仿真。本論文在對前置電荷敏感放大器的工作原理和設計方法進行了詳細討論之后，對整體電路進行了優(yōu)化和仿真，得到了經(jīng)過驗證的基于TDDB效應的完整電路結構，并給出了采用該PUF電路