物理不可克隆函數(shù)電路研究.pdf

1、物理不可克隆函數(shù)（Physical Unclonable Functions，PUF）電路作為一種新型的密鑰生成電路，利用集成電路（Integrated Circuit，IC）制造過程中的工藝參數(shù)偏差，在相同的電路結(jié)構(gòu)下產(chǎn)生多個(gè)不同的密鑰數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)具有芯片身份標(biāo)識(shí)的硬件函數(shù)功能。PUF電路可用于數(shù)據(jù)加密、數(shù)字簽名、消息認(rèn)證以及硬件知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等多種信息系統(tǒng)，提高系統(tǒng)安全性。鑒此，本文以PUF電路為研究對(duì)象，在綜合分析PUF電路研究意義和

2、當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀情況下，提出多種新型的PUF電路設(shè)計(jì)方案，包括基于電流鏡的PUF電路設(shè)計(jì)、基于最優(yōu)控制電壓的PUF電路設(shè)計(jì)、基于SRAM的PUF電路設(shè)計(jì)和基于DAC的PUF電路設(shè)計(jì)。最后，采用Cadence等軟件，分析PUF電路在不同條件下的工作性能。論文的研究?jī)?nèi)容主要包含以下幾個(gè)部分：
　　1、基于電流鏡的PUF電路設(shè)計(jì)：通過對(duì)電流鏡工作特性的研究，結(jié)合PUF電路的工作原理，將多路電流鏡作為PUF電路的偏差信號(hào)產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)

3、生隨機(jī)的電流信號(hào)，然后通過分析電流型敏感放大器的工作特性，將其作為PUF電路的輸出電路，用于比較偏差電流信號(hào)的大小，并產(chǎn)生輸出響應(yīng)信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)PUF電路的功能。
　　2、基于最優(yōu)控制電壓的PUF電路設(shè)計(jì)：首先分析影響 PUF電路可靠性的因素，確定提高PUF電路可靠性的方法，然后通過對(duì)MOSFET零溫度系數(shù)點(diǎn)（Zero Temperature Coefficient，ZTC）理論的研究，分析在工藝偏差情況下MOSFET的零溫度系數(shù)

4、點(diǎn)變化情況，并與提高PUF電路可靠性方法相結(jié)合，提出基于最優(yōu)控制電壓的PUF電路設(shè)計(jì)方案，最終實(shí)現(xiàn)輸出響應(yīng)信號(hào)可靠的目的。
　　3、基于SRAM的PUF電路設(shè)計(jì)：首先對(duì)傳統(tǒng)SRAM-PUF電路的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行研究，分析電路在讀操作過程中的穩(wěn)定性問題，然后結(jié)合SRAM單元電路和寄存器堆電路設(shè)計(jì)過程中提高讀穩(wěn)定性方法，提出一種新型的SRAM-PUF單元電路設(shè)計(jì)方案，通過對(duì)傳統(tǒng)的SRAM-PUF單元電路插入隔離管的方式，實(shí)現(xiàn)讀靜態(tài)噪

5、聲容限有效提升的目的，最終提高電路的穩(wěn)定性。
　　4、基于DAC的PUF電路設(shè)計(jì)：通過對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器（Digital-to-Analog Converter，DAC）電路的研究，分析其輸出模擬信號(hào)的特點(diǎn)，結(jié)合PUF電路的設(shè)計(jì)方法，將兩組DAC作為PUF電路的偏差信號(hào)產(chǎn)生電路，然后結(jié)合提高PUF電路可靠性的方法，確定DAC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型，并分析其輸出電壓信號(hào)的偏差模型，最后借助靈敏放大器產(chǎn)生PUF電路的輸出響應(yīng)。
　　對(duì)于提出的