面向工程的漂移抗性MTJ随机数生成器设计：基于混合控制策略
应用物理
2025-06-02 v3 无序系统与神经网络
系统与控制
系统与控制
摘要
磁隧道二极管 (MTJ) 因其内在的随机开关行为，显示出作为真随机数生成器 (TRNG) 硬件源的巨大潜力。然而，实际部署仍面临由热功率引起的开关概率漂移、器件老化以及环境不稳定性带来的挑战。本工作提出一种工程导向的、抗漂移MTJ基TRNG架构，通过融合自稳反馈与脉宽调制的混合控制策略实现。关键组件为Downcalibration-2方案，该方案以整数分辨率计时方式每两步更新一次控制参数，确保无需位抛弃、预先特征化或外部校准即可获得优异的统计质量。大量实验测量和数值仿真表明，该方法能在动态温度漂移下维持稳定随机性，仅需简单的数字逻辑。该方案具备高吞吐量、稳健性和可扩展性，适用于安全硬件应用、嵌入式系统和边缘计算环境。
引用
@article{arxiv.2501.15206,
title = {Engineering-Oriented Design of Drift-Resilient MTJ Random Number Generator via Hybrid Control Strategies},
author = {Ran Zhang and Caihua Wan and Yingqian Xu and Xiaohan Li and Raik Hoffmann and Meike Hindenberg and Shiqiang Liu and Dehao Kong and Shilong Xiong and Shikun He and Alptekin Vardar and Qiang Dai and Junlu Gong and Yihui Sun and Zejie Zheng and Thomas Kämpfe and Guoqiang Yu and Xiufeng Han},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.15206},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 9 figures, data shared at https://doi.org/10.6084/m9.figshare.28680899.v1