基于TDDB效應(yīng)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(guān)注的焦點。并且，隨著集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)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(jìn)入人們的視野，它的應(yīng)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(hù)一些關(guān)鍵信息不被破譯被廣泛應(yīng)用的同時，關(guān)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(shù)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(yīng)對，其內(nèi)部映射關(guān)系很難通過建模分析進(jìn)行預(yù)測，較高的安全性受到學(xué)者們的深入研究?；诎雽?dǎo)體物理特性設(shè)計的物理非克隆函數(shù)具有穩(wěn)定性高，抗攻擊性強(qiáng)，可復(fù)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(yīng)，EM（Electromigration）效應(yīng)，NBTI（Negative Bias Temperature Instability）效應(yīng)進(jìn)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(yīng)（TDDB,time dependent dielectric breakdown）進(jìn)行PUF研究仍幾乎是空白。但是經(jīng)時擊穿效應(yīng)（TDDB）本身研究較為成熟，因此，利用TDDB效應(yīng)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(yīng)漏電流特性基于仲裁器PUF的數(shù)字電路結(jié)構(gòu)。并對整體電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化和驗證。

4、設(shè)計工作包括了：TDDB效應(yīng)進(jìn)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(jìn)行PUF電路設(shè)計進(jìn)行了闡述，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了前置電荷提取電路、電荷敏感放大電路并進(jìn)行了仿真驗證和改進(jìn)優(yōu)化，設(shè)計了邏輯控制電路，對比較器和改進(jìn)的仲裁器電路進(jìn)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(shè)計方法進(jìn)行了詳細(xì)討論之后，對整體電路進(jìn)行了優(yōu)化和仿真，得到了經(jīng)過驗證的基于TDDB效應(yīng)的完整電路結(jié)構(gòu)，并給出了采用該P(yáng)UF電路