物理不可克隆函數電路研究.pdf

1、物理不可克隆函數（Physical Unclonable Functions，PUF）電路作為一種新型的密鑰生成電路，利用集成電路（Integrated Circuit，IC）制造過程中的工藝參數偏差，在相同的電路結構下產生多個不同的密鑰數據，實現具有芯片身份標識的硬件函數功能。PUF電路可用于數據加密、數字簽名、消息認證以及硬件知識產權保護等多種信息系統，提高系統安全性。鑒此，本文以PUF電路為研究對象，在綜合分析PUF電路研究意義和

2、當前國內外研究現狀情況下，提出多種新型的PUF電路設計方案，包括基于電流鏡的PUF電路設計、基于最優(yōu)控制電壓的PUF電路設計、基于SRAM的PUF電路設計和基于DAC的PUF電路設計。最后，采用Cadence等軟件，分析PUF電路在不同條件下的工作性能。論文的研究內容主要包含以下幾個部分：
　　1、基于電流鏡的PUF電路設計：通過對電流鏡工作特性的研究，結合PUF電路的工作原理，將多路電流鏡作為PUF電路的偏差信號產生電路，用于產

3、生隨機的電流信號，然后通過分析電流型敏感放大器的工作特性，將其作為PUF電路的輸出電路，用于比較偏差電流信號的大小，并產生輸出響應信號，進而實現PUF電路的功能。
　　2、基于最優(yōu)控制電壓的PUF電路設計：首先分析影響 PUF電路可靠性的因素，確定提高PUF電路可靠性的方法，然后通過對MOSFET零溫度系數點（Zero Temperature Coefficient，ZTC）理論的研究，分析在工藝偏差情況下MOSFET的零溫度系數

4、點變化情況，并與提高PUF電路可靠性方法相結合，提出基于最優(yōu)控制電壓的PUF電路設計方案，最終實現輸出響應信號可靠的目的。
　　3、基于SRAM的PUF電路設計：首先對傳統SRAM-PUF電路的結構和工作原理進行研究，分析電路在讀操作過程中的穩(wěn)定性問題，然后結合SRAM單元電路和寄存器堆電路設計過程中提高讀穩(wěn)定性方法，提出一種新型的SRAM-PUF單元電路設計方案，通過對傳統的SRAM-PUF單元電路插入隔離管的方式，實現讀靜態(tài)噪

5、聲容限有效提升的目的，最終提高電路的穩(wěn)定性。
　　4、基于DAC的PUF電路設計：通過對數模轉換器（Digital-to-Analog Converter，DAC）電路的研究，分析其輸出模擬信號的特點，結合PUF電路的設計方法，將兩組DAC作為PUF電路的偏差信號產生電路，然后結合提高PUF電路可靠性的方法，確定DAC的拓撲結構類型，并分析其輸出電壓信號的偏差模型，最后借助靈敏放大器產生PUF電路的輸出響應。
　　對于提出的