[发明专利]一种基于随机性磁畴壁移动的可重构PUF构造方法

说明书

本发明公开了一种基于随机性磁畴壁移动的可重构PUF构造方法，属于信息安全领域。包括：在具有SOT效应的器件中的各非易失器件的第一对底电极通入复位电流脉冲，同时加外磁场，使得各非易失器件中铁磁层的磁畴磁化方向相同；保持磁场不变，在各非易失器件的第一对底电极通入与复位电流脉冲方向相反的置位电流脉冲，使得各非易失器件的磁畴壁产生随机性的移动；在各非易失器件的第一对底电极通入测试电流，读取各非易失器件的反常霍尔电阻；将组成具有SOT效应的器件的各个非易失器件阵列的反常霍尔电阻转化为二进制密码，从而实现可重构PUF。本发明利用电流或者磁场作用于磁畴壁，推动磁畴壁随机性移动，该PUF结构简单，随机性即安全性有保障。

技术领域

本发明属于信息安全领域，更具体地，涉及一种基于随机性磁畴壁移动的可重构PUF构造方法。

背景技术

在物联网快速发展的今天，器件的信息安全十分重要。相比传统的比如将秘钥保存在存储器中等加密方法，物理不可克隆函数(PUF)具有很多优点，比如占用面积小，功耗低；更难被攻击；成本更低等。因此近年来PUF成为硬件安全领域的研究热点之一。

PUF来源于器件在制备的过程中产生的不可避免的差异以及器件内部的物理随机性，因此PUF很难被克隆，具有很高的安全性。对器件施加一个激励，会产生一个唯的，不可预测的响应，对同一器件，相同的激励产生相同的响应，对不同器件，相同的激励产生不同的响应。特定的激励-响应对构成了信息安全认证的基础。

第一种PUF是由Pappu等人在Physical One-Way Fu ctions.Science 297，2026-203上提出的，是一种光学PUF，利用在非均匀光学介质表面光散射产生的随机散斑图实现安全认证。但是这种PUF无法与电路集成，继而出现了许多种硅基PUF，比如SARMPUF，仲裁器PUF以及环形振荡器PUF等，这也是目前应用最为广泛的PUF。

但硅基PUF存在很多的问题，比如稳定性差，导致错误认证；CRP的数量少，或者CRP间存在关联，易被破解；不可重构等问题。本发明构建了以磁性材料结构为基础的可重构的强PUF，有效的解决了上述问题，并且与CMOS工艺兼容。

专利CN201810239799公开了一种磁性物理不可克隆函数器件及磁性物理不可克隆函数装置，利用钴铁硼薄膜与氧化镁薄膜交界面的各向异性的特点，通过改变不同位置的各向异性制备出基于磁各向异性的物理不可克隆函数器件。然而，其随机性来源于氧化镁薄膜层的厚度不均匀，氧化镁经过一次刻蚀，结构确定随机性就确定，PUF不可重构。

发明内容

针对现有技术CRP的数目太少、安全性较低、不可重构问题，本发明提供了一种基于随机性磁畴壁移动的可重构PUF构造方法，其目的在于利用磁畴壁在电流或者磁场的作用下的运动随机性，制备可重构的强PUF，该PUF结构简单，随机性即安全性有保障。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种基于随机性磁畴壁移动的可重构PUF构造方法，该方法包括以下步骤：

S1.在具有SOT效应的器件中的各非易失器件的第一对底电极通入复位电流脉冲，同时加外磁场，使得各非易失器件中铁磁层的磁畴磁化方向相同；

S2.保持磁场不变，在各非易失器件的第一对底电极通入与复位电流脉冲方向相反的置位电流脉冲，使得各非易失器件的磁畴壁产生随机性的移动；

S3.在各非易失器件的第一对底电极通入测试电流，读取各非易失器件的反常霍尔电阻；

S4.将组成具有SOT效应的器件的各个非易失器件阵列的反常霍尔电阻转化为二进制密码，从而实现可重构PUF；