KR102373793B1 - Apparatus and method for generating digital value - Google Patents

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Abstract

디지털 값 생성 장치는 각각 1비트의 이진 디지털 값을 생성하는 복수의 단위셀을 포함하는 식별값 생성부, 그리고 상기 복수의 단위셀에 의해 각각 생성된 복수의 1비트의 디지털 값을 이용하여 복수 비트의 식별값을 출력하는 식별값 인출부를 포함하고, 상기 복수의 단위셀 각각은 탄소나노튜브로 구성된 식별값 생성 소자의 전기적 연결 또는 차단에 따라서 상기 이진 디지털 값을 생성한다. The digital value generating device includes an identification value generator including a plurality of unit cells each generating a 1-bit binary digital value, and a plurality of bits using a plurality of 1-bit digital values respectively generated by the plurality of unit cells. and an identification value extracting unit for outputting an identification value of , wherein each of the plurality of unit cells generates the binary digital value according to electrical connection or disconnection of an identification value generating element made of carbon nanotubes.

Description

디지털 값 생성 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING DIGITAL VALUE}Apparatus and method for generating digital values {APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING DIGITAL VALUE}

본 발명은 디지털 값 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 탄소나노튜브를 이용하여 디지털 값을 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for generating a digital value, and more particularly, to an apparatus and method for generating a digital value using carbon nanotubes.

정보화 사회가 고도화 됨에 따라 개인 프라이버시 보호의 필요성도 높아지고 있고, 정보를 암호화 및 복호화하여 안전하게 전송하는 보안 시스템을 구축하는 기술이 반드시 필요한 중요 기술로 자리잡고 있다. As the information society advances, the need for personal privacy protection is also increasing, and the technology to establish a security system that safely transmits information by encrypting and decrypting it is positioned as an essential technology.

전자 장치의 정보 보안, 임베디드 시스템(Embedded System)의 정보 보안, SoC(System on a Chip)의 정보 보안, 스마트 카드의 정보 보안, USIM(Universal Subscriber Identity Module) 카드의 정보 보안, M2M(Machine to Machine) 통신의 정보보안, IoT(Internet of Things) 정보 보안, 스마트 자동차의 V2V(Vehicle to Vehicle), V2I(Vehicle to Infrastructure), IVN(In-Vehicle Network) 통신 정보 보안, 스마트폰의 정보 보안 등을 위하여 식별값, 정보 암호화 및 복호화용 키값, 디지털 서명 및 인증 등에 필요한 식별키, 초기화 벡터값, 통신의 세션키값 등이 사용된다. 또한 RFID(Radio-Frequency Identification)용 식별값, 컴퓨터에 사용되는 랜덤수, 스포츠나 게임에 사용되는 랜덤수, 수학 및 과학 및 통계 등에 사용되는 랜덤수 등 다양한 분야에 디지털 값이 사용된다. Information security of electronic devices, information security of embedded systems, information security of SoC (System on a Chip), information security of smart cards, information security of USIM (Universal Subscriber Identity Module) card, Machine to Machine (M2M) ) communication information security, IoT (Internet of Things) information security, V2V (Vehicle to Vehicle), V2I (Vehicle to Infrastructure), IVN (In-Vehicle Network) communication information security of smart cars, information security of smart phone, etc. For this purpose, an identification value, a key value for information encryption and decryption, an identification key necessary for digital signature and authentication, an initialization vector value, a session key value for communication, etc. are used. In addition, digital values are used in various fields, such as identification values for RFID (Radio-Frequency Identification), random numbers used in computers, random numbers used in sports or games, and random numbers used in math, science and statistics.

이와 같은 디지털 값이 정보 보안에 사용되기 위해서는 디지털 값의 비트들이 1일 확률과 0일 확률이 완전히 랜덤해야 하며, 생성된 디지털 값이 시간이 지나도 변하지 않아야 하며 물리적으로 복제가 불가능하여 외부의 공격에 강인해야 한다. In order for such a digital value to be used for information security, the probability that the bits of the digital value are 1 and 0 must be completely random. have to be strong

기존 디지털 값을 랜덤하게 생성하기 위해 반도체 공정을 이용하는 방법이 제안되었다. 반도체 공정을 통해서 디지털 값을 생성하는 기술로는 SRAM의 초기값의 난수성을 이용하는 방식, 공정의 편차에 따른 반도체의 전기적 특성값 변이를 비교하여 식별값을 추출하는 방식, 그리고 의도적으로 반도체 디자인 룰을 위반하여 전도성 레이어 사이에 위치하는 비아 크기를 작게 설계하여 회로의 단선을 유발하여 난수값을 생성하는 방식 등이 있다. A method using a semiconductor process to randomly generate existing digital values has been proposed. Techniques for generating digital values through the semiconductor process include a method of using the randomness of the initial value of SRAM, a method of extracting an identification value by comparing changes in electrical characteristic values of semiconductors according to process deviations, and intentionally using semiconductor design rules. There is a method of generating a random number value by designing a small size of a via located between conductive layers in violation of

그러나 반도체 공정을 이용하여 디지털 값을 생성하는 상기 방식들은 복잡한 회로를 설계해야 하거나 디자인 룰을 일부러 어겨서 난수값을 생성한다는 점에서 한계가 있다. However, the above methods of generating a digital value using a semiconductor process have limitations in that a complex circuit must be designed or a random number value is generated by intentionally violating a design rule.

본 발명이 해결하려는 과제는 복잡한 회로 설계 없이 디지인 룰을 어기지 않고도 진성 난수성(True Random) 및 시불변성을 확보할 수 있고 물리적으로 복제가 불가능한 디지털 값 생성 장치 및 방법을 제공하는 것이다. An object to be solved by the present invention is to provide an apparatus and method for generating a digital value that can ensure true randomness and time invariance without violating design rules without complex circuit design and cannot be physically reproduced.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 디지털 값을 생성하는 장치가 제공된다. 디지털 값 생성 장치는 식별값 생성부, 그리고 식별값 인출부를 포함한다. 상기 식별값 생성부는 각각 1비트의 이진 디지털 값을 생성하는 복수의 단위셀을 포함한다. 그리고 상기 식별값 인출부는 상기 복수의 단위셀에 의해 각각 생성된 복수의 1비트의 이진 디지털 값을 이용하여 복수 비트의 식별값을 출력한다. 이때 상기 복수의 단위셀 각각은 탄소나노튜브로 구성된 식별값 생성 소자의 전기적 연결 또는 차단에 따라서 상기 이진 디지털 값을 생성한다. According to an embodiment of the present invention, an apparatus for generating a digital value is provided. The digital value generating apparatus includes an identification value generating unit and an identification value retrieving unit. The identification value generator includes a plurality of unit cells each generating a 1-bit binary digital value. In addition, the identification value extractor outputs a plurality of bit identification values using a plurality of 1-bit binary digital values generated by the plurality of unit cells, respectively. At this time, each of the plurality of unit cells generates the binary digital value according to the electrical connection or disconnection of the identification value generating element composed of carbon nanotubes.

상기 식별값 생성 소자는 제어 전극, 기판 위에 형성된 절연막, 상기 절연막 위에 서로 이격되어 형성되는 제1 전극 및 제2 전극, 그리고 상기 절연막 위에 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 연결하도록 형성되는 탄소나노튜브층을 포함할 수 있다. The identification value generating element includes a control electrode, an insulating film formed on the substrate, first and second electrodes formed to be spaced apart from each other on the insulating film, and carbon nanoparticles formed to connect the first electrode and the second electrode on the insulating film It may include a tube layer.

상기 탄소나노튜브층은 단일 탄소나노튜브 또는 탄소나노튜브 다발을 포함할 수 있다. The carbon nanotube layer may include a single carbon nanotube or a bundle of carbon nanotubes.

상기 복수의 단위셀 각각에서 상기 식별값 생성 소자의 탄소나노튜브층에는 단일 탄소나노튜브 또는 탄소나노튜브 다발이 랜덤하게 포함될 수 있다. A single carbon nanotube or a bundle of carbon nanotubes may be randomly included in the carbon nanotube layer of the identification value generating device in each of the plurality of unit cells.

상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 모두 P형 반도체이거나 N형 반도체로 형성될 수 있다. Both the first electrode and the second electrode may be formed of a P-type semiconductor or an N-type semiconductor.

상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 도전성 물질로 형성될 수 있다. The first electrode and the second electrode may be formed of a conductive material.

상기 제어 전극은 상기 탄소나노튜브층 위에 절연막을 두고 형성되거나 기판에 형성될 수 있다.The control electrode may be formed with an insulating film on the carbon nanotube layer or formed on a substrate.

상기 복수의 단위셀 각각은 제1 전압을 공급하는 제1 전압원과 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압을 공급하는 제2 전압원 사이에 연결되는 상기 식별값 생성 소자, 그리고 상기 식별값 생성 소자의 전기적 연결 또는 차단에 따라서 0 또는 1을 출력하는 출력 노드를 포함할 수 있다. Each of the plurality of unit cells includes the identification value generating element connected between a first voltage source for supplying a first voltage and a second voltage source for supplying a second voltage lower than the first voltage, and the electrical power of the identification value generating element. It may include an output node that outputs 0 or 1 depending on connection or disconnection.

상기 제1 전극이 상기 제1 전압원에 연결되고, 상기 제2 전극이 상기 제2 전압원에 연결되며, 상기 출력 노드가 상기 제2 전극 또는 제1 전극에 연결될 수 있다. The first electrode may be connected to the first voltage source, the second electrode may be connected to the second voltage source, and the output node may be connected to the second electrode or the first electrode.

본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 디지털 값을 생성하는 장치가 제공된다. 디지털 값 생성 장치는 복수의 식별값 처리부, 그리고 진성난수 추출부를 포함한다. 상기 복수의 식별값 처리부는 각각 복수의 단위셀을 포함하며, 상기 복수의 단위셀을 통해서 복수 비트의 식별값을 출력한다. 그리고 상기 진성난수 추출부는 상기 복수의 식별값 처리부로부터 각각 출력되는 복수의 식별값을 이용하여 진성난수를 추출하고, 추출된 상기 진성난수를 출력한다. 이때 상기 복수의 단위셀 각각은 단일 탄소나노튜브 또는 탄소나노튜브 다발로 구성되는 식별값 생성 소자의 전기적 연결 또는 차단에 따라서 1비트의 이진 디지털 값을 생성한다. According to another embodiment of the present invention, an apparatus for generating a digital value is provided. The digital value generating apparatus includes a plurality of identification value processing units and a true random number extraction unit. Each of the plurality of identification value processing units includes a plurality of unit cells, and outputs identification values of a plurality of bits through the plurality of unit cells. The genuine random number extraction unit extracts a true random number using a plurality of identification values output from the plurality of identification value processing units, respectively, and outputs the extracted true random number. In this case, each of the plurality of unit cells generates a 1-bit binary digital value according to the electrical connection or disconnection of an identification value generating element composed of a single carbon nanotube or a carbon nanotube bundle.

상기 식별값 생성 소자는 제어 전극, 기판 위에 형성된 절연막, 상기 절연막 위에 서로 이격되어 형성되는 제1 전극 및 제2 전극, 그리고 상기 절연막 위에 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 연결하도록 형성되며, 상기 단일 탄소나노튜브 또는 상기 탄소나노튜브 다발로 구성되는 탄소나노튜브층을 포함할 수 있다. The identification value generating element is formed to connect a control electrode, an insulating film formed on the substrate, first and second electrodes formed to be spaced apart from each other on the insulating film, and the first electrode and the second electrode on the insulating film, It may include a single carbon nanotube or a carbon nanotube layer composed of the carbon nanotube bundle.

상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 P형 반도체, N형 반도체 및 도전성 물질 중 하나로 형성될 수 있다. The first electrode and the second electrode may be formed of one of a P-type semiconductor, an N-type semiconductor, and a conductive material.

상기 복수의 단위셀 각각은 제1 전압을 공급하는 제1 전압원과 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압을 공급하는 제2 전압원 사이에 연결되는 상기 식별값 생성 소자, 그리고 상기 식별값 생성 소자의 전기적 연결 또는 차단에 따라서 0 또는 1을 출력하는 출력 노드를 포함할 수 있다. Each of the plurality of unit cells includes the identification value generating element connected between a first voltage source for supplying a first voltage and a second voltage source for supplying a second voltage lower than the first voltage, and the electrical power of the identification value generating element. It may include an output node that outputs 0 or 1 depending on connection or disconnection.

상기 제1 전극이 상기 제1 전압원에 연결되고, 상기 제2 전극이 상기 제2 전압원에 연결되며, 상기 출력 노드가 상기 제1 전극 또는 제2 전극에 연결될 수 있다. The first electrode may be connected to the first voltage source, the second electrode may be connected to the second voltage source, and the output node may be connected to the first electrode or the second electrode.

상기 복수의 식별값 처리부 각각은 상기 복수의 단위셀에 의해 각각 생성되는 복수의 1비트의 디지털 값을 이용하여 상기 복수 비트의 식별값을 출력하는 식별값 인출부를 더 포함할 수 있다. Each of the plurality of identification value processing units may further include an identification value extracting unit for outputting the plurality of bit identification values by using a plurality of 1-bit digital values generated by the plurality of unit cells, respectively.

본 발명의 또 다른 한 실시 예에 따르면, 디지털 값 생성 장치에서 디지털 값을 생성하는 방법이 제공된다. 디지털 값 생성 방법은 단일 탄소나노튜브 또는 탄소나노튜브 다발 중 어느 하나로 랜덤하게 구성되는 식별값 생성 소자를 각각 포함하는 복수의 단위셀 각각에 의해 1비트의 이진 디지털 값을 생성하는 단계, 그리고 상기 복수의 단위셀 각각에 의해 생성된 1비트의 디지털 값을 이용하여 복수 비트의 식별값을 출력하는 단계를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, a method for generating a digital value in a digital value generating apparatus is provided. The digital value generation method includes the steps of generating a 1-bit binary digital value by each of a plurality of unit cells each including an identification value generating element randomly configured as any one of a single carbon nanotube or a carbon nanotube bundle, and the plurality of and outputting a plurality of bit identification values by using a 1-bit digital value generated by each unit cell of .

상기 디지털 값 생성 방법은 상기 복수 비트의 식별값을 복수 개 생성하는 단계, 그리고 상기 복수 개의 식별값을 이용하여 정해진 비트의 진성난수를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다. The digital value generating method may further include generating a plurality of identification values of the plurality of bits, and extracting a predetermined true random number using the plurality of identification values.

상기 이진 디지털 값을 생성하는 단계는 상기 식별값 생성 소자의 전기적 연결 또는 차단에 따라서 0 또는 1의 이진 디지털 값을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. The generating of the binary digital value may include generating a binary digital value of 0 or 1 according to electrical connection or disconnection of the identification value generating element.

상기 식별값 생성 소자는 제어 전극, 기판 위에 형성된 절연막, 상기 절연막 위에 서로 이격되어 형성되는 제1 전극 및 제2 전극, 그리고 상기 절연막 위에 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 연결하도록 형성되며, 상기 단일 탄소나노튜브 또는 상기 탄소나노튜브 다발을 포함하는 탄소나노튜브층을 포함할 수 있다. The identification value generating element is formed to connect a control electrode, an insulating film formed on the substrate, first and second electrodes formed to be spaced apart from each other on the insulating film, and the first electrode and the second electrode on the insulating film, It may include a single carbon nanotube or a carbon nanotube layer including the carbon nanotube bundle.

상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 P형 반도체, N형 반도체 및 도전성 물질 중 하나로 형성될 수 있다. The first electrode and the second electrode may be formed of one of a P-type semiconductor, an N-type semiconductor, and a conductive material.

본 발명의 실시 예에 의하면, 탄소나노튜브의 도체성질, 반도체 성질, P형 또는 N형 반도체 성질과 탄소나노튜브의 랜덤 배치로부터 예측이 불가능한 이진 디지털 값을 생성하고, 이후에는 그 값이 고정되어 식별값으로 사용하기에 적합하다. 그리고 이진 디지털 값, 0과 1의 결정이 물리적으로 랜덤으로 이뤄지므로 생성된 식별 값의 진성 난수성이 확보되므로, 생성된 식별 값을 예상하기 어려워 이를 탈취하려는 공격에 강인할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, an unpredictable binary digital value is generated from the conductor properties, semiconductor properties, P-type or N-type semiconductor properties of the carbon nanotubes and the random arrangement of the carbon nanotubes, and then the values are fixed. It is suitable for use as an identification value. And since the binary digital value, 0 and 1 are physically randomly determined, the genuine randomness of the generated identification value is secured, so it is difficult to predict the generated identification value, so it can be robust against attacks trying to steal it.

또한 제작 과정이 간단하고, 물리적으로 복제가 불가능하여 식별 값의 보안성이 높을 뿐만 아니라 식별값 생성 소자 또는 식별값 생성부를 한 개 설계하고 이를 복사하여 단순히 배열하면 해당 비트의 진성 난수를 간단히 추출할 수 있다.In addition, the manufacturing process is simple and physically impossible to duplicate, so the security of the identification value is high, and if one identification value generating element or identification value generating unit is designed and copied and arranged, the true random number of the corresponding bit can be easily extracted. can

도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 디지털 값 생성 장치를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 탄소나노튜브의 카이럴리티(chirality)에 따른 성질을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 탄소나노튜브 다발을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 식별값 생성 소자를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 제3 및 제4 실시 예에 따른 식별값 생성 소자를 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 한 실시 예에 따른 단위셀을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 식별값 인출부를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디지털 값 생성 장치를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 한 실시 예에 따른 디지털 값 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디지털 값 생성 방법을 나타낸 흐름도이다. 1 is a diagram illustrating an apparatus for generating a digital value according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are views showing properties according to chirality of carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention, respectively.
4 is a view showing a carbon nanotube bundle according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are views showing identification value generating devices according to the first and second embodiments of the present invention, respectively.
7 and 8 are diagrams illustrating identification value generating devices according to third and fourth embodiments of the present invention, respectively.
9 and 10 are views each showing a unit cell according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram illustrating an identification value retrieval unit according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram illustrating an apparatus for generating a digital value according to another embodiment of the present invention.
13 is a flowchart illustrating a digital value generation method according to an embodiment of the present invention.
14 is a flowchart illustrating a digital value generation method according to another embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be implemented in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 값 생성 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. Now, an apparatus and method for generating a digital value according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 디지털 값 생성 장치를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an apparatus for generating a digital value according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 디지털 값 생성 장치(1)는 식별값 생성부(10) 및 식별값 인출부(20)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , the digital value generating device 1 includes an identification value generating unit 10 and an identification value retrieving unit 20 .

식별값 생성부(10)는 복수의 단위셀(111~11N)을 포함하고, 복수의 단위셀(111~11N) 각각에서 출력되는 복수의 디지털 비트들을 식별값 인출부(20)로 출력한다. 복수의 단위셀(111~11N) 각각은 1비트의 디지털 값을 생성할 수 있다. 복수의 단위셀(111~11N) 각각은 탄소나노튜브(Carbon nanotube)로 구성된 식별값 생성 소자의 전기적 연결 또는 차단을 통해 0 또는 1의 이진 디지털 값을 생성할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 식별값 생성 소자에 대해서는 후술한다.The identification value generating unit 10 includes a plurality of unit cells 11 1 to 11 N , and extracting a plurality of digital bits output from each of the plurality of unit cells 11 1 to 11 N by the identification value extracting unit 20 . output as Each of the plurality of unit cells 11 1 to 11 N may generate a 1-bit digital value. Each of the plurality of unit cells 11 1 to 11 N may generate a binary digital value of 0 or 1 through electrical connection or blocking of an identification value generating device made of a carbon nanotube. An identification value generating device according to an embodiment of the present invention will be described later.

식별값 인출부(20)는 식별값 생성부(10)로부터 각각 출력되는 디지털 값을 입력으로 받아 복수의 디지털 비트들을 이용하여 N비트의 식별값을 출력한다. The identification value extracting unit 20 receives digital values respectively output from the identification value generating unit 10 as input and outputs an N-bit identification value using a plurality of digital bits.

이와 같이, 디지털 값 생성 장치(1)는 탄소나노튜브로 구성된 식별값 생성 소자의 전기적 연결 또는 차단을 통해서 N비트의 식별값을 생성한다. 이때 식별값 생성 소자는 시간에 따라 또는 사용 환경에 따라 변하지 않으므로, 식별값 생성 소자에 의해서 N비트의 식별값이 생성되고 나면 생성된 N비트의 식별값은 절대로 변하지 않는다. In this way, the digital value generating device 1 generates an N-bit identification value through electrical connection or disconnection of an identification value generating element made of carbon nanotubes. At this time, since the identification value generating element does not change according to time or usage environment, after an N-bit identification value is generated by the identification value generating element, the generated N-bit identification value is never changed.

도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 탄소나노튜브의 카이럴리티(chirality)에 따른 성질을 나타낸 도면이다. 2 and 3 are views showing properties according to chirality of carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention, respectively.

도 2에 도시한 바와 같이, 지그재그(zigzag)로 탄소가 배열되면 탄소나노튜브는 전기가 잘 통하지 않는 반도체 성질을 가진다. As shown in FIG. 2 , when carbon is arranged in a zigzag manner, the carbon nanotube has a semiconductor property that does not conduct electricity well.

한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 암체어(armchair)로 탄소가 배열되면 탄소나노튜브는 전기가 잘 통하는 도체 성질을 가진다.On the other hand, as shown in FIG. 3 , when carbon is arranged in an armchair, the carbon nanotube has a conductor property that conducts electricity well.

즉 탄소나노튜브의 카이럴리티(chirality)에 따라서 탄소나노튜브는 반도체 성질을 가지기도 하고 도체 성질을 가지기도 한다. That is, depending on the chirality of the carbon nanotube, the carbon nanotube may have a semiconductor property or a conductor property.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 탄소나노튜브 다발을 나타낸 도면이다. 4 is a view showing a carbon nanotube bundle according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이 탄소나노튜브가 무작위로 다발을 이룰 때 탄소나노튜브의 상호작용에 의해 전기적 성질이 바뀔 수 있다. 탄소나노튜브가 무작위로 다발을 이룰 때 탄소나노튜브 다발은 N형 반도체 또는 P형 반도체 성질을 갖게 된다. 즉 탄소나노튜브가 반도체 성질만 있을 때는 전기가 잘 통하지 않는 부도체 성질이다. 하지만 탄소나노튜브 다발이 N형 반도체 성질을 가지게 되면 전자로 인한 전류 흐름을 생성할 수 있고, 탄소나노튜브 다발이 P형 반도체 성질을 가지게 되면 정공으로 인한 전류 흐름을 생성할 수 있어 도체 성질을 갖게 된다. As shown in FIG. 4 , when the carbon nanotubes are randomly bundled, the electrical properties may be changed by the interaction of the carbon nanotubes. When carbon nanotubes are randomly bundled, the carbon nanotube bundles have N-type semiconductor or P-type semiconductor properties. In other words, when carbon nanotubes have only semiconductor properties, they are insulators that do not conduct electricity well. However, when the carbon nanotube bundle has N-type semiconductor properties, it can generate a current flow due to electrons, and when the carbon nanotube bundle has P-type semiconductor properties, it can generate a current flow due to holes, so it has conductor properties. do.

본 발명의 실시 예에 따른 디지털 값 생성 장치(1)는 이러한 탄소나노튜브의 성질을 이용하여 N비트의 식별값을 생성한다. The digital value generating apparatus 1 according to an embodiment of the present invention generates an N-bit identification value by using these properties of carbon nanotubes.

도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 한 실시 예에 따른 식별값 생성 소자를 나타낸 도면이다. 5 and 6 are views each showing an identification value generating device according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6을 참고하면, 식별값 생성 소자(500, 600)는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET) 타입일 수 있다. FET 타입의 식별값 생성 소자(500, 600)는 제어 전극(510, 610), 제1 전극(520, 620), 제2 전극(530, 630) 및 탄소나노튜브층(540, 640)을 포함한다. FET의 식별값 생성 소자(500, 600)에서, 제어 전극(510, 610)은 게이트 전극에 해당하고, 제1 전극(520, 620)은 드레인 전극에 해당하며, 제2 전극(530, 630)은 소스 전극에 해당한다. 제1 전극(520, 620)과 제2 전극(530, 630)은 모두 N형 반도체이거나 P형 반도체로 생성된다. 5 and 6 , the identification value generating devices 500 and 600 may be a field effect transistor (FET) type. The FET-type identification value generating devices 500 and 600 include control electrodes 510 and 610 , first electrodes 520 and 620 , second electrodes 530 and 630 , and carbon nanotube layers 540 and 640 . do. In the identification value generating elements 500 and 600 of the FET, the control electrodes 510 and 610 correspond to the gate electrodes, the first electrodes 520 and 620 correspond to the drain electrodes, and the second electrodes 530 and 630 correspond to the drain electrodes. corresponds to the source electrode. The first electrodes 520 and 620 and the second electrodes 530 and 630 are both N-type semiconductors or P-type semiconductors.

도 5를 보면, 식별값 생성 소자(500)의 제어 전극(510)은 기판에 형성되고, 제어 전극(510) 위에 절연막(503)이 형성된다. 이때 기판을 제어 전극으로 사용할 수 있다. 제1 전극(520)과 제2 전극(530)은 절연막(503) 위에 서로 이격되어 형성되며, 탄소나노튜브층(540)은 절연막(503) 위에 서로 이격된 제1 전극(520)과 제2 전극(530)을 연결하도록 형성된다. 제어 전극(510), 제1 전극(520) 및 제2 전극(530)은 각각 전압원이나 신호원과의 연결을 위한 연결 부재(511, 521, 531)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the control electrode 510 of the identification value generating device 500 is formed on a substrate, and an insulating film 503 is formed on the control electrode 510 . In this case, the substrate may be used as a control electrode. The first electrode 520 and the second electrode 530 are formed to be spaced apart from each other on the insulating film 503 , and the carbon nanotube layer 540 is formed to be spaced apart from the first electrode 520 and the second electrode 520 on the insulating film 503 . It is formed to connect the electrodes 530 . The control electrode 510 , the first electrode 520 , and the second electrode 530 may include connection members 511 , 521 , and 531 for connecting to a voltage source or a signal source, respectively.

이와 달리, 도 6에 도시한 바와 같이, 식별값 생성 소자(600)의 제어 전극(610)은 탄소나뉴튜브층(640) 상부에 형성될 수도 있다. 즉 제1 전극(620)과 제2 전극(630)은 기판(601) 위에 형성된 절연막(603) 위에 서로 이격되어 형성되고, 탄소나노튜브층(640)은 절연막(603) 위에 서로 이격된 제1 전극(620)과 제2 전극(630)을 연결하도록 형성된다. 그리고 제어 전극(610)은 탄소나노튜브층(640) 위에 형성된 절연막(605) 위에 형성된다. 제어 전극(610), 제1 전극(620) 및 제2 전극(630)은 각각 전압원이나 신호원과의 연결을 위한 연결 부재(611, 621, 631)를 포함할 수 있다. Alternatively, as shown in FIG. 6 , the control electrode 610 of the identification value generating device 600 may be formed on the carbon nanotube layer 640 . That is, the first electrode 620 and the second electrode 630 are formed to be spaced apart from each other on the insulating film 603 formed on the substrate 601 , and the carbon nanotube layer 640 is formed to be spaced apart from each other on the insulating film 603 . It is formed to connect the electrode 620 and the second electrode 630 . In addition, the control electrode 610 is formed on the insulating film 605 formed on the carbon nanotube layer 640 . The control electrode 610 , the first electrode 620 , and the second electrode 630 may include connection members 611 , 621 , and 631 for connecting to a voltage source or a signal source, respectively.

이와 같이 식별값 생성 소자(500, 600)는 FET 타입으로 구성될 수도 있지만, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 스위치 타입으로 구성될 수 있다. As described above, the identification value generating devices 500 and 600 may be configured as an FET type, but may be configured as a switch type as shown in FIGS. 7 and 8 .

도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 다른 실시 예에 따른 식별값 생성 소자를 나타낸 도면이다. 7 and 8 are views each showing an identification value generating device according to another embodiment of the present invention.

도 7 및 도 8을 참고하면, 식별값 생성 소자(700, 800)는 스위치 타입일 수 있다. 스위치 타입의 식별값 생성 소자(700, 800)는 제어 전극(710, 810), 제1 전극(720, 820), 제2 전극(730, 830) 및 탄소나노튜브층(740, 840)을 포함한다. 7 and 8 , the identification value generating elements 700 and 800 may be of a switch type. The switch-type identification value generating elements 700 and 800 include control electrodes 710 and 810, first electrodes 720 and 820, second electrodes 730 and 830, and carbon nanotube layers 740 and 840. do.

도 7을 보면, 식별값 생성 소자(700)의 제어 전극(710)은 기판에 형성되고, 제어 전극(710) 위에 절연막(703)이 형성된다. 제1 전극(720)과 제2 전극(730)은 절연막(703) 위에 서로 이격되어 형성되며, 탄소나노튜브층(740)은 절연막(703) 위에 서로 이격된 제1 전극(720)과 제2 전극(730)을 연결하도록 형성된다. 제1 전극(720)과 제2 전극(730)은 도전성 금속, 컨택 또는 비아에 해당하며, 제어 전극(710), 제1 전극(720) 및 제2 전극(730)은 각각 전압원이나 신호원과의 연결을 위한 연결 부재(711, 721, 731)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the control electrode 710 of the identification value generating element 700 is formed on a substrate, and an insulating film 703 is formed on the control electrode 710 . The first electrode 720 and the second electrode 730 are formed to be spaced apart from each other on the insulating film 703 , and the carbon nanotube layer 740 is formed to be spaced apart from each other on the insulating film 703 . It is formed to connect the electrodes 730 . The first electrode 720 and the second electrode 730 correspond to a conductive metal, a contact, or a via, and the control electrode 710 , the first electrode 720 , and the second electrode 730 are respectively connected to a voltage source or a signal source. It may include connecting members 711, 721, 731 for the connection of the.

이와 달리, 도 8에 도시한 바와 같이, 식별값 생성 소자(800)의 제어 전극(810)은 탄소나뉴튜브층(840) 상부에 형성될 수도 있다. 즉 제1 전극(820)과 제2 전극(830)은 기판(801) 위에 형성된 절연막(803) 위에 서로 이격되어 형성되고, 탄소나노튜브층(840)은 절연막 위에 서로 이격된 제1 전극(820)과 제2 전극(830)을 연결하도록 형성된다. 그리고 제어 전극(810)은 탄소나노튜브층(840) 위에 형성된 절연막(805) 위에 형성된다. 마찬가지로, 제어 전극(810), 제1 전극(820) 및 제2 전극(830)은 각각 전압원이나 신호원과의 연결을 위한 연결 부재(811, 821, 831)를 포함할 수 있다.Alternatively, as shown in FIG. 8 , the control electrode 810 of the identification value generating device 800 may be formed on the carbon nanotube layer 840 . That is, the first electrode 820 and the second electrode 830 are spaced apart from each other on the insulating film 803 formed on the substrate 801 , and the carbon nanotube layer 840 is the first electrode 820 spaced apart from each other on the insulating film. ) and the second electrode 830 are formed to be connected. In addition, the control electrode 810 is formed on the insulating film 805 formed on the carbon nanotube layer 840 . Similarly, the control electrode 810 , the first electrode 820 , and the second electrode 830 may include connection members 811 , 821 , and 831 for connecting to a voltage source or a signal source, respectively.

그리고 도 5 내지 도 8에서 탄소나노튜브층(540, 640, 740, 840)은 단일 탄소나노튜브 또는 탄소나노튜브 다발을 포함할 수 있다. And in FIGS. 5 to 8 , the carbon nanotube layers 540 , 640 , 740 , and 840 may include a single carbon nanotube or a bundle of carbon nanotubes.

도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 한 실시 예에 따른 단위셀을 나타낸 도면이다. 도 9에서는 하나의 단위셀(111)만을 도시하였지만, 나머지 단위셀(112~11N)들도 단위셀(111)과 동일 또는 유사하게 구성될 수 있다. 9 and 10 are views each showing a unit cell according to an embodiment of the present invention. Although only one unit cell 11 1 is illustrated in FIG. 9 , the remaining unit cells 11 2 to 11 N may be configured the same as or similar to the unit cell 11 1 .

도 9 및 도 10을 참고하면, 단위셀(111)은 식별값 생성 소자(111) 및 출력 노드(113)를 포함할 수 있다. 단위셀(111)은 저항(R)을 더 포함할 수 있다. 식별값 생성 소자(111)는 도 5 내지 도 8에서 설명한 식별값 생성 소자(500~800) 중에서 하나일 수 있다. 9 and 10 , the unit cell 11 1 may include an identification value generating element 111 and an output node 113 . The unit cell 11 1 may further include a resistor R. The identification value generating element 111 may be one of the identification value generating elements 500 to 800 described with reference to FIGS. 5 to 8 .

도 9를 보면, 식별값 생성 소자(111)는 기준 전압원(VDD)과 저항(R)의 일단에 연결되고, 저항(R)의 타단이 그라운드 전압원(GND)에 연결된다. 구체적으로, 제1 전극(도 5 내지 도 8의 520, 620, 720, 820에 해당)이 기준 전압원(VDD)에 연결되고, 제2 전극(도 5 내지 도 8의 530, 630, 730, 830에 해당)이 그라운드 전압원(GND)에 연결된 저항(R)에 연결된다. 그리고 제2 전극이 출력 노드(113)에 연결된다. 출력 노드(113)는 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기적 연결 또는 차단을 통해서 이진 디지털값인 0 또는 1을 출력한다. 이때 탄소나노튜브층(도 5 내지 도 8의 540, 640, 740, 840에 해당)의 단일 탄소나노튜브 또는 탄소나노튜브 다발에 의해서 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기적 연결 또는 차단이 결정되고, 이에 따라서 0 또는 1이 랜덤하게 결정된다. Referring to FIG. 9 , the identification value generating element 111 is connected to the reference voltage source VDD and one end of the resistor R, and the other end of the resistor R is connected to the ground voltage source GND. Specifically, the first electrode (corresponding to 520, 620, 720, and 820 in FIGS. 5 to 8) is connected to the reference voltage source VDD, and the second electrode (530, 630, 730, 830 in FIGS. 5 to 8) is connected to the reference voltage source (VDD). ) is connected to the resistor (R) connected to the ground voltage source (GND). And the second electrode is connected to the output node 113 . The output node 113 outputs 0 or 1, which is a binary digital value, through electrical connection or disconnection between the first electrode and the second electrode. At this time, the electrical connection or blocking between the first electrode and the second electrode is determined by a single carbon nanotube or a carbon nanotube bundle of the carbon nanotube layer (corresponding to 540, 640, 740, 840 in FIGS. 5 to 8), and , 0 or 1 is randomly determined accordingly.

이와 달리, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 전극이 기준 전압원(VDD) 사이에 저항(R)이 연결되고, 제2 전극이 그라운드 전압원(GND)에 연결되며, 제1 전극이 출력 노드(113)에 연결될 수 있다. On the contrary, as shown in FIG. 10 , the first electrode is connected to the resistor R between the reference voltage source VDD, the second electrode is connected to the ground voltage source GND, and the first electrode is connected to the output node ( 113) can be connected.

도 1에서 설명한 바와 같이, 식별값 생성부(10)는 N비트의 식별값을 생성하기 위해 N개의 단위셀(111~11N)을 포함하는데, N개의 단위셀(111~11N)이 모두 도 9에 도시된 단위셀과 같이 구성될 수도 있고, 도 10에 도시된 단위셀과 같이 구성될 수도 있으며, 도 9와 도 10에 도시된 단위셀들이 섞여 구성될 수도 있다. As described in FIG. 1 , the identification value generator 10 includes N unit cells 11 1 to 11 N to generate an N-bit identification value, and the N unit cells 11 1 to 11 N . All of these may be configured like the unit cell shown in FIG. 9 , may be configured like the unit cell shown in FIG. 10 , or may be configured by mixing the unit cells shown in FIGS. 9 and 10 .

N개의 단위셀(111~11N) 각각에서 식별값 생성 소자(111)의 탄소나노튜브층에는 단일 탄소나노튜브 또는 탄소나노튜브 다발이 랜덤하게 형성된다. 따라서 탄소나노튜브층에 의해 N개의 단위셀(111~11N) 각각에서 식별값 생성 소자(111)는 예측이 불가능한 이진 디지털 값을 생성한다. Single carbon nanotubes or carbon nanotube bundles are randomly formed in the carbon nanotube layer of the identification value generating element 111 in each of the N unit cells 11 1 to 11 N . Accordingly, the identification value generating element 111 in each of the N unit cells 11 1 to 11 N by the carbon nanotube layer generates an unpredictable binary digital value.

이와 같이, N개의 단위셀(111~11N) 각각에서 탄소나노튜브층의 도체성질, 반도체 성질, P형 또는 N형 반도체 성질이 랜덤하게 결정되므로, 예측이 불가능한 이진 디지털값이 생성되고, 이진 디지털값이 생성된 이후에는 이 값이 고정되므로, 식별값으로 사용하기에 적합하다. 이때 식별값에서 0과 1이 균등하게 나타나도록 N개의 단위셀(111~11N) 각각에서 식별값 생성 소자(111)의 탄소나노튜브층의 물질(단일 탄소나노튜브 또는 탄소나노튜브 다발)을 적절하게 조성할 수 있다. 그리고 단일 탄소나노튜브 또는 탄소나노튜브 다발로 조성된 식별값 생성 소자(111)의 탄소나노튜브층의 물리적인 현상에 따라서 해당 단위셀은 0 또는 1의 이진 비트 값을 출력한다. In this way, since the conductor properties, semiconductor properties, and P-type or N-type semiconductor properties of the carbon nanotube layer are randomly determined in each of the N unit cells 11 1 to 11 N , an unpredictable binary digital value is generated, After the binary digital value is generated, this value is fixed, so it is suitable for use as an identification value. At this time, the material (single carbon nanotube or carbon nanotube bundle) of the carbon nanotube layer of the identification value generating element 111 in each of the N unit cells 11 1 to 11 N so that 0 and 1 appear equally in the identification value. can be properly formed. And, according to the physical phenomenon of the carbon nanotube layer of the identification value generating element 111 composed of a single carbon nanotube or a carbon nanotube bundle, the corresponding unit cell outputs a binary bit value of 0 or 1.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 식별값 인출부를 나타낸 도면이다.11 is a diagram illustrating an identification value retrieval unit according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참고하면, 식별값 인출부(20)는 입출력부(201)를 포함한다. Referring to FIG. 11 , the identification value retrieval unit 20 includes an input/output unit 201 .

입출력부(201)는 식별값 생성부(10)의 복수의 단위셀(111~11N)로부터 각각 출력되는 이진 디지털 값을 입력으로 받아 N비트의 식별값을 출력한다. The input/output unit 201 receives as an input binary digital values output from the plurality of unit cells 11 1 to 11 N of the identification value generating unit 10 and outputs an N-bit identification value.

도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디지털 값 생성 장치를 나타낸 도면이다. 12 is a diagram illustrating an apparatus for generating a digital value according to another embodiment of the present invention.

도 12을 참고하면, 디지털 값 생성 장치(1')는 복수의 식별값 처리부(12101~1210M) 및 진성난수 추출부(1220)를 포함할 수 있다. 여기서 식별값 처리부(12101~1210M)는 각각 앞에서 설명한 식별값 생성부(10) 및 식별값 인출부(20)를 포함한다. 도 12에서는 편의상 식별값 처리부(12101)만이 식별값 생성부(10) 및 식별값 인출부(20)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 나머지 식별값 처리부(12102~1210M)도 식별값 처리부(12101)와 같이 구성될 수 있다.Referring to FIG. 12 , the digital value generating apparatus 1 ′ may include a plurality of identification value processing units 1210 1 to 1210 M and a true random number extracting unit 1220 . Here, the identification value processing units 1210 1 to 1210 M include the identification value generating unit 10 and the identification value retrieving unit 20 described above, respectively. In FIG. 12, for convenience, only the identification value processing unit 1210 1 is illustrated as including the identification value generating unit 10 and the identification value retrieving unit 20, but the remaining identification value processing units 1210 2 to 1210 M also include the identification value processing unit ( 1210 1 ) may be configured as follows.

식별값 처리부(12101~1210M)는 각각 N비트의 식별값을 진성난수 추출부(1220)로 출력한다. The identification value processing units 1210 1 to 1210 M each output an N-bit identification value to the true random number extraction unit 1220 .

진성난수 추출부(1220)는 식별값 처리부(12101~1210M)로부터 각각 출력되는 N비트의 식별값을 이용하여 진성난수를 추출한다. 진성난수 추출부(1220)는 식별값 처리부(12101~1210M)로부터 각각 출력되는 N비트의 식별값을 순차적으로 인출하여 진성난수를 추출할 수 있다. 또는 진성난수 추출부(1220)는 M개의 N비트의 식별값 중에서 랜덤하게 하나 또는 다수 개의 N비트의 식별값을 인출하여 진성난수를 추출할 수 있다. 진성난수 추출부(1220)는 생성된 진성난수를 출력한다. The genuine random number extraction unit 1220 extracts a true random number by using the N-bit identification values output from the identification value processing units 1210 1 to 1210 M , respectively. The genuine random number extraction unit 1220 may sequentially extract the N-bit identification values output from the identification value processing units 1210 1 to 1210 M , respectively, and extract the true random number. Alternatively, the true random number extraction unit 1220 may extract one or a plurality of N-bit identification values randomly from among the M N-bit identification values to extract the true random number. The genuine random number extraction unit 1220 outputs the generated genuine random number.

도 13은 본 발명의 한 실시 예에 따른 디지털 값 생성 방법을 나타낸 흐름도이다. 13 is a flowchart illustrating a digital value generation method according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참고하면, 디지털 값 생성 장치(1)는 탄소나노튜브로 구성된 식별값 생성 소자를 각각 포함하는 복수의 단위셀(111~11N) 각각에 의해 1비트의 디지털 값을 생성한다(S1310). Referring to FIG. 13 , the digital value generating device 1 generates a 1-bit digital value by each of a plurality of unit cells 11 1 to 11 N each including an identification value generating element made of carbon nanotubes ( S1310).

디지털 값 생성 장치(1)는 복수의 단위셀(111~11N) 각각에 의해 생성된 1비트의 디지털 값을 인출하여 N비트의 식별값을 출력한다(S1320). The digital value generating apparatus 1 fetches a 1-bit digital value generated by each of the plurality of unit cells 11 1 to 11 N and outputs an N-bit identification value (S1320).

도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디지털 값 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.14 is a flowchart illustrating a digital value generation method according to another embodiment of the present invention.

도 14는 참고하면, 디지털 값 생성 장치(1')는 복수의 식별값 처리부(12101~1210M)를 이용하여 M개의 N비트의 식별값을 생성한다(S1410). Referring to FIG. 14 , the digital value generating apparatus 1 ′ generates M N-bit identification values using a plurality of identification value processing units 1210 1 to 1210 M ( S1410 ).

디지털 값 생성 장치(1')는 M개의 N비트의 식별값을 이용하여 N비트의 진성난수를 추출한다(S1420). M개의 N비트의 식별값을 이용하여 N비트의 진성난수를 추출하는 방법으로는 다양한 방법이 사용될 수 있다. The digital value generating apparatus 1' extracts an N-bit true random number by using the M N-bit identification values (S1420). Various methods may be used as a method of extracting an N-bit true random number by using the M N-bit identification values.

디지털 값 생성 장치(1')는 추출된 N비트의 진성난수를 출력한다(S1430). The digital value generating device 1' outputs the extracted N-bit true random number (S1430).

발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiment of the present invention is not implemented only through the apparatus and/or method described above, and a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium in which the program is recorded may be implemented. The implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention pertains from the description of the above-described embodiment.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다. Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the right.

Claims (20)

디지털 값을 생성하는 장치로서,
각각 1비트의 이진 디지털 값을 생성하는 복수의 단위셀을 포함하는 식별값 생성부, 그리고
상기 복수의 단위셀에 의해 각각 생성된 복수의 1비트의 이진 디지털 값을 이용하여 복수 비트의 식별값을 출력하는 식별값 인출부
를 포함하고,
상기 복수의 단위셀 각각은
동일한 층에 형성된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극 및 제2 전극의 전기적 연결 또는 차단에 따라 상기 1비트의 이진 디지털 값을 결정하는 식별값 생성 소자를 포함하며,
상기 식별값 생성 소자는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 연결하기 위해 형성되는 탄소나노튜브층을 더 포함하고,
상기 탄소나노튜브층은 도체 특성 또는 반도체 특성을 가지며, 상기 전기적 연결 또는 차단은 상기 탄소나노튜브층이 상기 도체 특성을 가지는지 상기 반도체 특성을 가지는지에 따라 결정되는 디지털 값 생성 장치. A device for generating a digital value, comprising:
An identification value generating unit including a plurality of unit cells each generating a 1-bit binary digital value, and
An identification value fetching unit for outputting a plurality of bit identification values using a plurality of 1-bit binary digital values generated by the plurality of unit cells, respectively
including,
Each of the plurality of unit cells is
An identification value generating element comprising a first electrode and a second electrode formed on the same layer, and determining the 1-bit binary digital value according to electrical connection or disconnection of the first electrode and the second electrode,
The identification value generating element further comprises a carbon nanotube layer formed to connect the first electrode and the second electrode,
The carbon nanotube layer has a conductor characteristic or a semiconductor characteristic, and the electrical connection or disconnection is determined according to whether the carbon nanotube layer has the conductor characteristic or the semiconductor characteristic. 제1항에서,
상기 식별값 생성 소자는
제어 전극, 그리고
기판 위에 형성된 절연막을 더 포함하고,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 절연막 위에 서로 이격되어 형성되며,
상기 탄소나노트뷰층은 상기 절연막 위에 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 연결하도록 형성되는 디지털 값 생성 장치.In claim 1,
The identification value generating element is
control electrode, and
Further comprising an insulating film formed on the substrate,
The first electrode and the second electrode are formed to be spaced apart from each other on the insulating film,
The carbon nanoview layer is formed on the insulating film to connect the first electrode and the second electrode to the digital value generating device. 제2항에서,
상기 탄소나노튜브층은 단일 탄소나노튜브 또는 탄소나노튜브 다발을 포함하는 디지털 값 생성 장치.In claim 2,
The carbon nanotube layer is a digital value generating device including a single carbon nanotube or a bundle of carbon nanotubes. 제3항에서,
상기 복수의 단위셀 각각에서 상기 식별값 생성 소자의 탄소나노튜브층에는 단일 탄소나노튜브 또는 탄소나노튜브 다발이 랜덤하게 포함되는 디지털 값 생성 장치. In claim 3,
A digital value generating device in which a single carbon nanotube or a carbon nanotube bundle is randomly included in the carbon nanotube layer of the identification value generating element in each of the plurality of unit cells. 제2항에서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 모두 P형 반도체이거나 N형 반도체로 형성되는 디지털 값 생성 장치. In claim 2,
The first electrode and the second electrode are both formed of a P-type semiconductor or an N-type semiconductor. 제2항에서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 도전성 물질로 형성되는 디지털 값 생성 장치. In claim 2,
wherein the first electrode and the second electrode are formed of a conductive material. 제2항에서,
상기 제어 전극은 상기 탄소나노튜브층 위에 절연막을 두고 형성되거나 상기 기판에 형성되는 디지털 값 생성 장치.In claim 2,
The control electrode is a digital value generating device formed with an insulating film on the carbon nanotube layer or formed on the substrate. 제2항에서,
상기 식별값 생성 소자는 제1 전압을 공급하는 제1 전압원과 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압을 공급하는 제2 전압원 사이에 연결되고,
상기 복수의 단위셀 각각은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 전기적 연결 또는 차단에 따라서 0 또는 1을 출력하는 출력 노드를 더 포함하는 디지털 값 생성 장치.In claim 2,
The identification value generating element is connected between a first voltage source for supplying a first voltage and a second voltage source for supplying a second voltage lower than the first voltage,
Each of the plurality of unit cells further comprises an output node for outputting 0 or 1 according to the electrical connection or disconnection of the first electrode and the second electrode. 제8항에서,
상기 제1 전극이 상기 제1 전압원에 연결되고, 상기 제2 전극이 상기 제2 전압원에 연결되며, 상기 출력 노드가 상기 제2 전극 또는 제1 전극에 연결되는 디지털 값 생성 장치.In claim 8,
wherein the first electrode is connected to the first voltage source, the second electrode is connected to the second voltage source, and the output node is connected to the second electrode or the first electrode. 디지털 값을 생성하는 장치로서,
각각 복수의 단위셀을 포함하며, 상기 복수의 단위셀을 통해서 복수 비트의 식별값을 출력하는 복수의 식별값 처리부, 그리고
상기 복수의 식별값 처리부로부터 각각 출력되는 복수의 식별값을 이용하여 진성난수를 추출하고, 추출된 상기 진성난수를 출력하는 진성난수 추출부
를 포함하고,
상기 복수의 단위셀 각각은
동일한 층에 형성된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 전기적 연결 또는 차단에 따라 상기 1비트의 이진 디지털 값을 결정하는 식별값 생성 소자를 포함하며,
상기 식별값 생성 소자는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 연결하기 위해 형성되는 탄소나노튜브층을 더 포함하고,
상기 탄소나노튜브층은 도체 특성 또는 반도체 특성을 가지며, 상기 전기적 연결 또는 차단은 상기 탄소나노튜브층이 상기 도체 특성을 가지는지 상기 반도체 특성을 가지는지에 따라 결정되는 디지털 값 생성 장치. A device for generating a digital value, comprising:
A plurality of identification value processing units each including a plurality of unit cells and outputting identification values of a plurality of bits through the plurality of unit cells, and
A true random number extraction unit for extracting a true random number using a plurality of identification values output from the plurality of identification value processing units, respectively, and outputting the extracted true random number
including,
Each of the plurality of unit cells is
An identification value generating element comprising a first electrode and a second electrode formed on the same layer, and determining the binary digital value of the 1-bit according to electrical connection or disconnection of the first electrode and the second electrode,
The identification value generating element further comprises a carbon nanotube layer formed to connect the first electrode and the second electrode,
The carbon nanotube layer has a conductor characteristic or a semiconductor characteristic, and the electrical connection or disconnection is determined according to whether the carbon nanotube layer has the conductor characteristic or the semiconductor characteristic. 제10항에서,
상기 식별값 생성 소자는
제어 전극, 그리고
기판 위에 형성된 절연막을 더 포함하고,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 절연막 위에 서로 이격되어 형성되며,
상기 탄소나노튜브층은 상기 절연막 위에 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 연결하도록 형성되며, 단일 탄소나노튜브 또는 탄소나노튜브 다발로 구성되는 디지털 값 생성 장치.In claim 10,
The identification value generating element is
control electrode, and
Further comprising an insulating film formed on the substrate,
The first electrode and the second electrode are formed to be spaced apart from each other on the insulating film,
The carbon nanotube layer is formed on the insulating film to connect the first electrode and the second electrode, and is configured as a single carbon nanotube or a bundle of carbon nanotubes. 제11항에서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 P형 반도체, N형 반도체 및 도전성 물질 중 하나로 형성되는 디지털 값 생성 장치. In claim 11,
The first electrode and the second electrode are formed of one of a P-type semiconductor, an N-type semiconductor, and a conductive material. 제11항에서,
상기 복수의 단위셀 각각의 식별값 생성 소자는 제1 전압을 공급하는 제1 전압원과 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압을 공급하는 제2 전압원 사이에 연결되고,
상기 복수의 단위셀 각각은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 전기적 연결 또는 차단에 따라서 0 또는 1을 출력하는 출력 노드를 더 포함하는 디지털 값 생성 장치.In claim 11,
The identification value generating element of each of the plurality of unit cells is connected between a first voltage source for supplying a first voltage and a second voltage source for supplying a second voltage lower than the first voltage,
Each of the plurality of unit cells further comprises an output node for outputting 0 or 1 according to the electrical connection or disconnection of the first electrode and the second electrode. 제13항에서,
상기 제1 전극이 상기 제1 전압원에 연결되고, 상기 제2 전극이 상기 제2 전압원에 연결되며, 상기 출력 노드가 상기 제1 전극 또는 제2 전극에 연결되는 디지털 값 생성 장치.In claim 13,
wherein the first electrode is connected to the first voltage source, the second electrode is connected to the second voltage source, and the output node is connected to the first electrode or the second electrode. 제9항에서,
상기 복수의 식별값 처리부 각각은 상기 복수의 단위셀에 의해 각각 생성되는 복수의 1비트의 이진 디지털 값을 이용하여 상기 복수 비트의 식별값을 출력하는 식별값 인출부를 더 포함하는 디지털 값 생성 장치.In claim 9,
Each of the plurality of identification value processing units further comprises an identification value fetching unit for outputting the plurality of bit identification values by using a plurality of 1-bit binary digital values generated by the plurality of unit cells, respectively. 디지털 값 생성 장치에서 디지털 값을 생성하는 방법으로서,
동일한 층에 형성된 제1 전극 및 제2 전극의 전기적 연결 또는 차단에 따라 1비트의 이진 디지털 값을 결정하는 식별값 생성 소자를 포함하는 복수의 단위셀 각각에 의해 1비트의 이진 디지털 값을 생성하는 단계, 그리고
상기 복수의 단위셀 각각에 의해 생성된 1비트의 디지털 값을 이용하여 복수 비트의 식별값을 출력하는 단계
를 포함하고,
상기 식별값 생성 소자는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 연결하기 위해 형성되는 탄소나노튜브층을 포함하고,
상기 탄소나노튜브층은 도체 특성 또는 반도체 특성을 가지며, 상기 전기적 연결 또는 차단은 상기 탄소나노튜브층이 상기 도체 특성을 가지는지 상기 반도체 특성을 가지는지에 따라 결정되는 디지털 값 생성 방법.A method for generating a digital value in a digital value generating device, comprising:
Generating a 1-bit binary digital value by each of a plurality of unit cells including an identification value generating element that determines a 1-bit binary digital value according to electrical connection or blocking of the first electrode and the second electrode formed on the same layer step, and
outputting a plurality of bit identification values using a 1-bit digital value generated by each of the plurality of unit cells;
including,
The identification value generating element includes a carbon nanotube layer formed to connect the first electrode and the second electrode,
The carbon nanotube layer has a conductor characteristic or a semiconductor characteristic, and the electrical connection or blocking is determined according to whether the carbon nanotube layer has the conductor characteristic or the semiconductor characteristic. 제16항에서,
상기 복수 비트의 식별값을 복수 개 생성하는 단계, 그리고
상기 복수 개의 식별값을 이용하여 정해진 비트의 진성난수를 추출하는 단계
를 더 포함하는 디지털 값 생성 방법.17. In claim 16,
generating a plurality of identification values of the plurality of bits; and
extracting a true random number of a predetermined bit by using the plurality of identification values
A digital value generation method further comprising a. 삭제delete 제16항에서,
상기 식별값 생성 소자는
제어 전극, 그리고
기판 위에 형성된 절연막을 더 포함하고,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 절연막 위에 서로 이격되어 형성되며,
상기 탄소나노튜브층은 상기 절연막 위에 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 연결하도록 형성되며, 단일 탄소나노튜브 또는 탄소나노튜브 다발로 구성되는 디지털 값 생성 방법.17. In claim 16,
The identification value generating element is
control electrode, and
Further comprising an insulating film formed on the substrate,
The first electrode and the second electrode are formed to be spaced apart from each other on the insulating film,
The carbon nanotube layer is formed to connect the first electrode and the second electrode on the insulating film, and the digital value generating method is composed of a single carbon nanotube or a bundle of carbon nanotubes. 제19항에서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 P형 반도체, N형 반도체 및 도전성 물질 중 하나로 형성되는 디지털 값 생성 방법. In paragraph 19,
wherein the first electrode and the second electrode are formed of one of a P-type semiconductor, an N-type semiconductor, and a conductive material.
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