[发明专利]一种物理不可克隆电路结构

说明书

技术领域

本发明涉及信息安全领域，尤其涉及一种物理不可克隆电路结构。

背景技术

物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function，PUF)是指对一个物理实体输入一个激励，利用其不可避免的内在物理构造的随机差异输出一个不可预测的响应的函数。其广泛用于硬件安全领域。

目前的数字PUF电路结构主要有两种。一种是基于仲裁器的PUF和基于环形振荡器的PUF，利用数字信号传播延时的变化来实现PUF功能。这种结构存在的主要问题是电路的不稳定性，当电路在不同温度、不同电压的环境中工作时，数字信号的传播都会受到影响，造成输出的PUF数据不一致。另一种是SRAM（Static Random Access Memory，静态随机存储器 ）PUF，利用SRAM上电时数据的随机性来实现唯一性，然而基于SRAM 的PUF 数据的误码率较高，通常需要较大规模的纠错码电路来保证数据的正确性。例如，使用重复码作为纠错码时，达到6.85x10^-7的误码率，产生2048bit的秘钥的PUF电路，需要至少处理7.75kbit的纠错码，也就是说，要产生2048bit的秘钥数据，需要占用的SRAM存储空间为7.75kbit。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种物理不可克隆电路结构，以实现电路的稳定性，同时避免需要较大规模的纠错电路来保证数据的正确性。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种物理不可克隆电路结构，包括：n个无源导体组和n个异或单元，每个所述无源导体组包括m个无源导体，每个所述无源导体包括第一端和第二端，每个所述无源导体的第一端与电源连接，每个所述无源导体的第二端与所述异或单元的输入端连接；

属于同一无源导体组内的无源导体的第二端连接同一所述异或单元的输入端；

当无源导体处于连通状态时，无源导体的第二端输出高电平信号，当无源导体处于断开状态时，无源导体的第二端输出低电平信号，由无源导体的第二端输出的信号输入至异或单元，每个所述异或单元对来自同一所述无源导体组内的各个无源导体的信号进行异或运算得出异或运算结果，所有各个所述异或单元得出的异或运算结果为PUF数据，其中，n、m均为正整数；

同一所述无源导体组内的各个无源导体的宽度不完全相同，且同一所述无源导体组内的至少一部分所述无源导体的宽度与临界宽度之间的宽度差值小于等于第一阈值，以使所述至少一部分所述无源导体在芯片制造过程中具有连通不确定性；

和/或，

在同一所述无源导体组内，至少一部分所述无源导体至少包括第一无源导体段和第二无源导体段，所述第一无源导体段和所述第二无源导体段之间存在间距，至少一部分所述间距与临界间距之间的间距差值小于等于第二阈值，以使所述至少一部分所述无源导体在芯片制造过程中具有连通不确定性；

其中，

所述临界宽度为保证在采用芯片制造工艺制造无源导体时，无源导体一定能够连通的最小宽度；

所述临界间距为当一个无源导体包括多个间隔一定间距的无源导体段时，保证在采用芯片制造工艺制造无源导体时，无源导体一定能够连通的最小间距。

可选地，所述同一所述无源导体组内的无源导体的宽度的取值范围覆盖多个芯片制造工艺条件下对应的临界宽度。

可选地，在同一所述无源导体组内，至少两个所述无源导体的宽度相同。

可选地，所述同一所述无源导体组内的间距的取值范围覆盖多个芯片制造工艺条件下对应的临界间距。

可选地，在同一所述无源导体组内，至少两个所述间距相同。

可选地，所述电路结构还包括：纠错码电路，所述纠错码电路的输入端与每个所述异或单元的输出端连接，所述纠错码电路的输出端输出PUF数据，所述PUF数据的长度为q比特，q为正整数，且q的取值与n的取值以及所述纠错码电路结构相关。

可选地，所述无源导体包括：金属线、硅化多晶硅、非硅化物多晶硅、n型扩散源、p型扩散源、n阱或p阱中之一。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：