多频率段物理不可克隆函数

物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)是一种用于保护集成电路芯片安全的新方法。传统的基于振荡器的PUF在产生响应过程中振荡器的振荡频率固定不变,因此存在着被攻击的隐患。该文提出一种新的利用多频率段的PUF(Multiple Frequency Slots based PUF,MFS-PUF)来解决这个问题,通过可配置的振荡器,每产生一位响应,振荡器的振荡频率便发生转移。在每一种振荡频率下,由于不可避免地制造差异,振荡器之间的频率会有微小差别,这些略有差异的频率组成了一个频率段(frequency slot),整个系统中则存在着多个频率段。各个频率段之间随机转变,相比于传统的基于振荡器的PUF,系统输入输出响应对(Challenge-Response Pairs,CRPs)的值更大,也更加不可预测,这使得攻击者使用建模攻击的复杂度大大增加,在保证了自身性能的同时增强了本身的安全性。

基于运行模式切换的低不匹配误差高动态范围CMOS智能温度传感器

提出了一种新的电路结构,通过两种运行模式的切换,可以在降低CMOS智能温度传感器不匹配误差的同时,保证输出有尽可能高的动态范围。理论分析得出,相对于传统结构,新结构的不匹配误差能减小66%以上。0.18μm工艺环境下的仿真结果表明,在-55℃~125℃的温度范围内,输出能达到90%左右的动态范围,和Pertijs提出的改进结构相比,有较大幅度的提高。芯片实测结果在-10℃~100℃的温度范围内证实了这个结论。

用于密码芯片的前馈异或安全扫描结构

扫描结构在给密码芯片增加可测性的同时也可能被不当使用为旁路攻击路径,使密码芯片的密钥信息泄露.为解决这个问题,提出一种前馈异或安全扫描结构.首先将异或安全扫描寄存器引入扫描结构中,该结构对测试图形进行输入?输出线性变换,实现对测试图形的硬件加密;然后分析了该结构的安全性并给出其测试图形生成算法.实验结果表明,文中提出的安全扫描结构能抗击基于扫描结构的旁路攻击和复位攻击,并保留了传统扫描结构的高测试覆盖率.

基于观测矩阵实现量化预测的模拟信息转换器设计

相比于模拟数字转换器,基于亚奈奎斯特采样的模拟信息转换器,能以更低的采样速率对信号进行采样。对于心电信号等具有突发脉冲的信号,采样速率的降低势必达到更高的量化分辨率,继而造成量化功耗过高。根据信号的自相关性,提出了一种基于观测矩阵实现量化预测的模拟信息转换器。通过观测矩阵中的伪随机序列相关性和信号的自相关性,设置了不同的量化预测模式,在保证模拟信息转换器分辨率的情况下,有效减少了量化的转换位数。实验结果表明,该设计能够在压缩比为2、分辨率为10位的情况下,将心电信号的平均转换位数缩减为7.28位,从而有效降低了量化功耗。

基于D触发器的物理不可克隆函数

物理不可克隆函数(PUF)是指利用半导体制造工艺中不可避免的固有偏差,产生具有独特性和稳定性的响应结果,使集成电路芯片具有不可克隆的特性。提出了一种新型的基于D触发器的物理不可克隆函数。利用D触发器建立的时间随机分布函数产生PUF激励输出响应,并通过D触发器对的差分结构提高输出结果的准确性。实验结果显示,此PUF的性能近乎理想。与主流PUF相比,基于D触发器的PUF明显增强了设计的唯一性。

用于心电信号的能量最大化模拟信息转换系统

现有便携式心电采集系统需要低功耗高分辨率的模拟数字转换模块,虽然基于脉冲宽度调制的模拟信息转换器(AIC)可以有效降低系统的采样速率,但是该系统量化部分的转化时钟与量化精度成正比,因此存在功耗过高的问题。依据心电信号的能量不均衡特性,提出一种基于功率熵的精度可调时间-数字转换模块(TDC)设计方法。以能量最大化作为设计准则的基本思想,通过分析ECG信号的功率谱熵,确定系统观测向量所需的最小量化精度,实现AIC时间编码系统的优化设计。测试结果表明,该设计方法能够在压缩比为4,重构信噪比为38.91 dB,重构精度为0.36%的情况下,在采样心电信号的同时减少了80%的TDC内部时钟动态翻转,从而有效降低功耗。

基于随机解调的模拟信息转换器设计

压缩感知理论表明,利用信号的稀疏特性可以对信号进行压缩采样,再从少量的观测值中高概率地恢复出原始信号。模拟信息转换器以压缩感知理论为基础,能实现亚奈奎斯特率采样。与传统的模数转换器相比,模拟信息转换器可以有效降低采样速率。提出了一种基于随机解调的模拟信息转换器架构,采用全无源电路实现压缩采样单元。创新性地提出一种全无源的混频电路结构,分两路对被测信号进行随机采样,混频结果经压缩积分网络实现再采样均分运算,从而实现采样信号压缩。压缩采样信号经过量化器得到对应的数字输出编码。实验结果表明,所设计的模拟信息转换器,其峰值信噪比可达到52 dB。