[发明专利]一种利用基准电流源的电流型PUF电路

说明书

本发明公开了一种利用基准电流源的电流型PUF电路，包括输入寄存器、基准电流源、偏差电流比较器以及时序控制器，输入寄存器用于保证激励信号同步，避免不同步的激励信号影响输出响应，基准电流源产生具有温度和电压补偿的基准电流，偏差电流源阵列产生受激励信号控制的两路偏差电流，偏差电流比较器则根据偏差电流源阵列提供的偏差电流大小产生判决输出，时序控制器则用于产生PUF电路工作的时序信息；优点是偏差电流源阵列输出具有较高的鲁棒性的偏差电流，本发明的PUF电路具有较高的可靠性，实验结果表明，本发明的PUF电路具有良好的唯一性，且工作在不同温度(‑40～120℃)和电压(1.08～1.32V)下的可靠性高达99.6％。

技术领域

本发明涉及一种PUF电路，尤其是涉及一种利用基准电流源的电流型PUF电路。

背景技术

随着互联网技术的飞速发展，信息安全越来越受到人们关注。物理不可克隆函数(Physical Unsolvable Function，PUF)电路从硬件纹理特性上提供了一种增强信息安全的途径。硅基PUF电路是集成电路领域的特征识别技术，通过提取IC制造过程中的随机工艺偏差可产生具有唯一性和不可克隆性的密钥。唯一性是指一个给定的PUF电路具有唯一的函数功能，即能够产生满足唯一标识其自身的激励相应对(Challenge Response Pairs,CRPs)；物理不可克隆性是指复制一个具有相同函数功能的电路难度极大。PUF电路的唯一性和不可克隆性使它在设备认证、密钥生成、IP保护等信息安全领域具有广阔的应用前景。

集成电路制造过程中的随机工艺偏差表现在在电学特性上为电流、电压、延时等不同。硅基PUF电路按照偏差信号的类型不同，可分为电流型、电压型和延时型三大类。偏差信号产生电路作为PUF电路的关键模块其生成的偏差信号的鲁棒性直接影响电流型PUF电路的可靠性。当前，PUF电路利用集成电路制造过程中MOS管的几何尺寸偏差和工艺参数偏差(掺杂浓度、氧化层厚度、扩散深度等)来设计偏差信号产生电路。然而现阶段的PUF电路在偏差信号产生电路设计方面存在缺陷，使得偏差信号的鲁棒性较低。例如Arbiter-PUF电路利用开关延时单元构建产生延时偏差信号的偏差信号产生电路，由于开关延时单元易受PVT影响，从而使得所产生的延时偏差信号鲁棒性较低；RO-PUF电路利用环形振荡器构建产生频率偏差信号的偏差信号产生电路，由于环形振荡器对温度敏感，使得产生的频率偏差信号鲁棒性较差；SRAM-PUF电路利用交叉耦合反相器构建产生电流偏差信号的偏差信号产生电路，由于该结构存在正反馈效应，使其在求值阶段对环境变极为敏感，鲁棒性差。受到偏差信号产生电路鲁棒性不高的影响，现有的PUF电路的可靠性亟待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可靠性较高的利用基准电流源的电流型PUF电路。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种利用基准电流源的电流型PUF电路，包括时序控制器、输入寄存器、偏差电流比较器和偏差信号产生电路，所述的时序控制器具有时钟端、置位端、第一输出端和第二输出端，所述的时序控制器的时钟端用于接入时钟控制信号，所述的时序控制器的置位端用于接入置位信号，所述的输入寄存器具有使能端、输入端和m个输出端，m为大于等于2的整数，所述的偏差电流比较器具有电源端、使能端、第一输入端、第二输入端和输出端，所述的时序控制器的第一输出端和所述的输入寄存器的使能端连接，所述的时序控制器的第二输出端和所述的偏差电流比较器的使能端连接，所述的输入寄存器的输入端为所述的利用基准电流源的电流型PUF电路的输入端，所述的偏差电流比较器的输出端为所述的利用基准电流源的电流型PUF电路的输出端，所述的偏差信号产生电路包括偏差电流源阵列和基准电流源，所述的偏差电流源阵列具有m个输入端、第一偏置端、第二偏置端、第一输出端和第二输出端，所述的基准电流源具有电源端、第一输出端和第二输出端；