低功耗隨機數(shù)發(fā)生器的設(shè)計研究.pdf

1、近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)的快速發(fā)展進步，對于信息數(shù)據(jù)在傳遞、存儲過程中的安全問題也日益突出。信息安全在硬件領(lǐng)域中最關(guān)鍵的主題就是怎樣設(shè)計高質(zhì)量的隨機數(shù)發(fā)生器芯片，而功耗問題是現(xiàn)今芯片設(shè)計的核心問題，隨機數(shù)發(fā)生器芯片也不例外。此外，序列的安全性也是判定隨機數(shù)發(fā)生器優(yōu)劣的重要參考。
　　由于功能的特殊性，隨機數(shù)發(fā)生器對于時序的要求相對沒有其它電路嚴格。在我們之前流片的一款采用SMIC65nm工藝設(shè)計的隨機數(shù)發(fā)生器，只

2、需要2MHz的頻率向外圍電路輸送數(shù)據(jù)，但同時功耗達到了近10mW。本文針對這個問題展開研究，設(shè)計了一個適應(yīng)于低速工作同時功耗非常低的隨機數(shù)發(fā)生器。速度和功耗的綜合判定指標:能量延遲積也得到了一定程度的優(yōu)化。
　　本設(shè)計同樣基于SMIC65nm標準工藝，通過降低供電電壓來優(yōu)化功耗，該工藝標準供電電壓是1.2V，設(shè)計供電電壓0.3V。整個設(shè)計是通過全定制的方法來實現(xiàn)的。首先給出了超低壓下工作的數(shù)字標準單元電路結(jié)構(gòu)，分析它們的特性;然后

3、通過單元表征等步驟，生成我們所設(shè)計的庫單元的相應(yīng)標準格式文件，配合EDA工具的使用，通過數(shù)字IC的流程完成版圖設(shè)計。
　　采用全定制的方法不僅有助于單元特性的分析，更重要的是其自建庫方式使得我們的設(shè)計可以作為IP單元移植，提升了本設(shè)計的實用性。版圖設(shè)計中選取了能夠直接輸入0.3V電壓的IOPAD，并設(shè)計了與外圍設(shè)備通信用的電平轉(zhuǎn)換電路，進一步保障了設(shè)計的實用性。
　　最后，對設(shè)計進行仿真測試，顯示芯片的功耗維持在uW級別，驗