[发明专利]比特生成装置以及比特生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及执行认证处理、加密处理等的保密装置。例如，涉及根据装置固有的物理量生成在密码处理中使用的秘密信息、为了认证装置而所需的装置固有的标识符的装置。

背景技术

在ASIC（Application Specific Integrated Circuit，特殊用途集成电路）、FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编成门阵列）等半导体器件中，即使在同一种类的器件上安装同一电路，由于门延迟等器件特性针对每个器件个体而不同，存在针对每个器件个体得到不同的输出的现象。产生这样的现象的电路或者其技术被称为“Physical Unclonable Function（物理不可克隆函数）、或者Physical Uncloning（物理不可克隆）技术”（以下，称为PUF）等。PUF被期待向认证、加密等应用。

作为PUF的例子，有非专利文献1。在非专利文献1中，利用在组合电路的输出信号中发生的毛刺。图14、图15是示出非专利文献1的PUF（称为毛刺PUF）的原理的图。参照图14、图15，说明非专利文献1的毛刺PUF。毛刺是在信号变化时的过渡状态下，值以0和1反复变化的现象。在图14中，如果使向由组合电路构成的随机逻辑201的输入信号x1～xL的值发生变化，则与其对应地，输出信号y1～yM（以及从其中选择了一个的信号g）的值发生变化。该变化并非瞬间产生，而经由某一时间产生。在变化的过渡状态下，如范围202所示，发生值以0和1反复变化的毛刺。

毛刺的形状是由构成随机逻辑201的门的延迟决定。门延迟是根据器件个体而不同，所以毛刺形状是根据器件个体而不同。因此，通过将毛刺形状分配为0或者1，能够生成器件固有的信息比特。在非专利文献1中，叙述了如图15的（a）、（b）那样将毛刺中包含的脉冲个数的奇偶性变换为比特的方法。以上是毛刺PUF的原理。

在非专利文献1中，为了捕捉毛刺形状，对包含毛刺的信号（以下，称为毛刺信号）进行采样，取得包含毛刺的波形（称为毛刺波形）。毛刺是在比时钟周期短的时间内发生的现象。因此，

（a）需要以使相位稍微偏移的N个时钟对1个毛刺信号进行采样。

（b）或者，需要以1个时钟对附加了微小的延迟的N个毛刺信号进行采样。

此处，“微小的延迟”是指，低于毛刺中包含的脉冲的间隔的程度的时间（延迟）。在非专利文献1中，使用后者（b）（图16）。另外，在非专利文献1中，作为附加“微小的延迟”的方法，提出了使用在FPGA那样的LSI中延迟被抑制得较小的加法电路的进位比特（carry bit）的布线的方法。

非专利文献1：鈴木大輔他“グリッチ形状を利用したデバイス固有鍵の生成方式（1）”，SCIS2010，3F1－1（铃木大辅等，“利用了毛刺形状的器件固有密钥的生成方式（1）”，SCIS2010，3F1－1）

发明内容

在非专利文献1的利用采样进行的毛刺波形的捕捉中，需要在毛刺PUF中本质上不必要的电路，所以存在电路规模、处理时间增大这样的课题。另外，作为其结果，还存在可同时生成的比特数变少这样的课题。

以下，叙述产生上述课题的理由。在图16中，通过采样用延迟电路203生成了附加了微小的延迟的N个信号s1～sN。对于这些信号s1～sN，理想地如图17（设为N=6）那样在保持了附加了延迟的顺序的状态下进行采样，根据其结果能够再现原来的波形。但是，现实中，在图16中由于信号s1～sN到达采样寄存器群204为止的布线、采样用的时钟CLK的时滞而产生的延迟有时大于由采样用延迟电路203附加的微小的延迟。其结果，存在如下课题：如图18那样，以在附加了延迟的顺序中产生了反转的状态进行采样，无法再现原来的波形。