[发明专利]半导体单元器件、半导体芯片系统及PUF信息处理系统

权利要求书

1.一种半导体芯片，其特征是，包括PUF单元区域和RTN-PUF调节器；PUF单元区域包括多个单元器件，以产生对半导体芯片特有的唯一图案；RTN-PUF调节器包括PUF图像处理器、温度传感器、3D-PUF信号调节器、数据缓冲器和多层PUF处理器，RTN-PUF调节器根据外部访问信号选择用于PUF单元区域中的单元器件的信号，输出为特有的PUF图案，通过温度传感器检测环境温度并将其输出到3D-PUF信号调节器，3D-PUF信号调节器根据从温度传感器输入的环境温度控制由PUF图像处理器选择的单元器件，数据缓冲器将通过单元器件的沟道电流临时存储，数据缓冲器读取单元器件的沟道电流，通过多层PUF处理器表示为各个时间间隔的二值化；二值化数据被PUF图像处理器接收，PUF图像处理器将时间间隔的值生成特定的单元器件的图案，并将其设置为PUF图案，并且PUF图像处理器根据温度传感器检测到的温度改变单元器件特有的图案识别区域；

所述单元器件，按以下过程进行指纹的图案存储：

向半导体单元器件的栅极按顺序施加上第一电荷俘获电压V_g,L-1、第一缺陷感应电压V_sen、第二电荷俘获电压V_g,L-2和第二缺陷感应电压V_sen；第一电荷俘获电压V_g,L-1和第二电荷俘获电压V_g,L-2构成一个电荷俘获区间；两个缺陷感应电压V_sen是相同的；

所述电荷俘获区间内如果存在可俘获电荷的缺陷，若第一电荷俘获电压V_g,L-1低于第二电荷俘获电压V_g,L-2，那么在第一电荷俘获电压V_g,L-1加到栅极的时候栅极绝缘膜缺陷中无电荷存在，处于电荷释放状态；而第二电荷俘获电压V_g,L-2加到栅极的时候栅极绝缘膜缺陷俘获了电荷，处于电荷俘获状态；在电荷俘获和释放的不同状态下升压到同一缺陷感应电压，则在相同缺陷感应电压下的沟道电流存在差值；如果电荷俘获区间内无可俘获电荷的缺陷，相同感应电压下的沟道电流则是一致的；

对上述沟道电流差值进行二值化处理，通过PUF调节器得到半导体芯片中单元器件阵列生成的指纹图案。