一种具有零开销稳定化的自调节可重构CMOS物理不可克隆函数
信号处理
2021-07-14 v1 密码学与安全
摘要
本文提出了一种采用65纳米CMOS工艺制造的可重构物理不可克隆函数（PUF）设计。基于亚阈值反相器的静态PUF单元在每比特0.062飞焦核心能效下实现了0.3%的固有误码率（BER）。一种灵活的、基于原生晶体管的电压调节方案实现了低开销的电源调节，线路灵敏度为6毫伏/伏，使PUF能够抵御电压变化。此外，该PUF单元设计为可重构且无面积开销，从而无需片上冗余即可实现稳定化。得益于高稳定性自调节PUF单元和零开销稳定化方案，重构后获得了0.00182%的固有BER。所提设计在军用级温度范围-55℃至125℃以及0.7至1.4伏电源电压变化下，分别展现出0.12%/10℃和0.057%/0.1-V的误码特性。每比特总能量为15.3飞焦。此外，在注册阶段可通过扫描体偏置而非温度来检测不稳定位，从而显著降低测试成本。最后，该原型展现出近乎理想的唯一性与随机性，片间汉明距离（HD）均值为0.4998，片间/片内HD分离度达1020倍。它还通过了NIST 800-22和800-90B随机性测试。
引用
@article{arxiv.2107.06183,
title = {A Self-Regulated and Reconfigurable CMOS Physically Unclonable Function Featuring Zero-Overhead Stabilization},
author = {Dai Li and Kaiyuan Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.06183},
year = {2021}
}
备注
This work has been accepted by 2020 IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC)