CN103124979A - 体现物理不可克隆功能的产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种体现PUF的产品。公开一种用于制造一种用于制造这样的产品的方法，该方法依赖于具有一个表面的材料，该表面具有“有确定性的”粗糙部。该方法还使用颗粒，这些颗粒的尺度比如被设定用于能够由表面的粗糙部俘获。一般而言，该方法包括使颗粒(20)能够在材料表面(12)上随机沉积并且变成由材料表面的粗糙部(14)俘获，以获得形成PUF的图案。使所得PUF更易于读出，因为颗粒的主要图案和位置是已知的。仅(给定的类型的)颗粒的填充水平是随机的。
Description
技术领域
本发明主要地涉及物理不可克隆功能以及制造和/或挑战体现这样的功能的产品的方法的领域。
背景技术
物理不可克隆功能(也称为物理上不可克隆功能，或者简称为PUF)是在物理结构中体现的功能，其易于评估但是难以完全表征，例如参见维基百科的细致介绍(http://en.wikipedia.org/wiki/Physically_unclonable_function)。在90年代早期就使用该概念，例如参见EP0583709(A1)。通常，包含PUF的结构具有在制造结构期间引入的不能完全控制的随机成分。因此，当向体现PUF的结构施加物理刺激(挑战)时，获得由于所述随机成分而不能完全预测的结果(响应)。然而这一结果(理想地无限)可再现。因此，给定的挑战和它的响应一起形成唯一挑战-响应对。例如入射光线可以挑战破裂或者粗糙表面从而产生唯一散射图案。用实质上相同过程制造的两个PUF将拥有相异挑战-响应行为。这归因于挑战与结构的随机成分的复杂相互作用。认为对这一相互作用确切地建模在实践中不可能。PUF因而视为不可克隆。
可以依赖于随机性的不同来源。就这一点而言，可以在其中引入非固有随机性的PUF与使用物理系统的固有随机性的PUF之间进行区分。
例如微电子半导体芯片以它们的具体电子特性中的、由于它们的制作过程中的少量变化所致的固有随机性为特征，例如硅PUF利用接线和门的延迟的固有随机变化。优点是按比例缩减和IC集成可能性。典型长期漂移和读取可再现性更成问题。
使用非固有随机性的PUF的例子是光学PUF和涂层PUF。可以例如从光散射颗粒掺杂的透明材料获得光学PUF。当照射材料时，产生随机和唯一散射图案，例如参见R.Pappu、B.Recht、J.Taylor和N.Gershenfeld在2002年9月在Science，297(5589)：2026-2030上的Physical One-Way functions.http://dx.doi.org/10.1126/science.1074376。
涂层PUF也是已知的；可以通过用电介质颗粒随机掺杂的不透明材料填充梳形结构限定的空间例如在IC的顶层中构建它们，例如参见B.Skoric、S.Maubach、T.Kevenaar和P.Tuyls于2006年7月在J.Appl.Phys.，100(2)：024902上的Information-theoretic analysis ofcapacitive physical unclonable functions.http://dx.doi.org/10.1063/1.2209532。
一般而言，非固有PUF允许允许高可再现性和易于读取，但是经常难以并入标记并且尺寸可缩放性有限。
在上述情况中的每个情况下，将固有或者非固有随机性运用于创建具有相应唯一挑战-响应对的PUF。这样的功能例如对于在防伪和密码应用中的使用是重要的。遗憾的是，PUF的随机性成分可能随时间漂移或者退化。
更一般而言，由于随时间的退化或者漂移和/或某一固有困难而使得读出PUF困难。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供一种用于制造产品的方法，该产品体现物理不可克隆功能或者PUF，该方法包括以下步骤：提供具有一个表面的材料，该表面具有确定性的粗糙部和在所述粗糙部可俘获的颗粒；并且使颗粒能够在表面上随机沉积并且在所述粗糙部被俘获，以比如获得PUF。
在其它一些实施例中，该方法可以包括以下特征中的一个或者多个特征：
-提供包括提供颗粒作为液体中的胶质悬浮物，液体优选为水；并且使颗粒能够随机沉积包括向具有粗糙部的表面涂敷液体；
-选择提供的材料的表面粗糙部、颗粒和液体使得颗粒在表面受到毛细力，颗粒和粗糙部二者的特征尺度优选为微米级；
-使颗粒能够随机沉积还包括：通过用盖维持液体的层与具有粗糙部的表面相抵来向表面涂敷液体，其中在表面与盖的一边之间限定液体的弯月面；并且根据液体在限定的弯月面的水平面的挥发速率移动盖或者表面，液体优选地被加热；
-提供的液体还包括影响弯月面在表面形成的接触角度的表面活性剂；
-提供包括提供不同类型的颗粒，并且不同类型的颗粒优选地具有不同相应颜色；
-提供包括提供具有预处理的表面粗糙部的材料；
-提供的有确定性的表面粗糙部形成2D阵列；
-提供的有确定性的表面粗糙部形成打开拐角的阵列；
-提供的颗粒是珠，每个珠包括荧光染料，并且其中颗粒优选为聚苯乙烯珠；
-本发明的方法还包括以下先前步骤：在模具中模制预聚物并且聚合预聚物以形成具有表面粗糙部的材料，该材料优选为PDMS；
-本发明的方法还包括以下步骤：固定沉积的颗粒；并且
-提供的材料的表面具有粗糙部集合，粗糙部集合被设计使得集合的俘获有颗粒的粗糙部在照射时产生与集合的未俘获有颗粒的粗糙部产生的散射图案基本上不同的散射图案。本发明根据另一方面还涉及一种体现PUF的产品，该产品根据本发明的方法的实施例的方法来获得。
根据最后一个方面，本发明也涉及一种执行对根据本发明的产品的挑战-响应评估的方法，该方法包括以下步骤：提供根据本发明的产品；刺激产品的具有在表面的有确定性的粗糙部中沉积的颗粒的表面以获得响应；并且根据有确定性的粗糙部读取响应。
现在将通过非限制例子并且参照附图描述体现本发明的产品和方法。
附图说明
-图1示意地图示了本发明的一个实施例中的用于制造体现PUF的产品的方法；
-图2是一个实施例中的用于实施例如图1的方法和相应地获得的PUF的挑战-响应评估二者的实验设置的视图；
-图3是根据一个实施例的在水中悬浮并且在PDMS表面上沉积的～1μm聚苯乙烯颗粒的显微视图；
-图4是示出根据一个实施例的在拐角阵列中沉积和俘获的荧光聚苯乙烯球体的光学亮场显微图像；
-图5是针对图4的沉积的聚苯乙烯球体获得的荧光显微图像(通道叠加)的灰度版本的底片；
-图6示意地描绘如在实施例中获得的PUF，该PUF被入射光线挑战并且产生唯一散射图案；并且
-图7图示模制预聚物并且聚合它以形成具有用于实施图1或者图2的方法的适当表面的材料的步骤。
具体实施方式
作为以下描述的引言，首先指出本发明的主要方面，这些主要方面涉及体现PUF的产品。一种用于制造这样的产品的方法首先并且主要依赖于具有一个表面的材料，该表面具有“有确定性的”粗糙部(asperity)，即由先前事件或者自然法则因果性地确定。该方法还使用颗粒，这些颗粒被配置成使得它们可以在表面的粗糙部被俘获。一般而言，所述方法使颗粒能够在材料表面的粗糙部上随机沉积并且变成在这些粗糙部被俘获以比如获得形成PUF的图案化的材料表面。如可以认识的那样，使所得PUF由于具有的对表面的(部分)了解、也就是其确定性的方面而更易于读出。例如颗粒的主要图案和位置可以预先已知，并且仅(给定的类型的)颗粒的填充水平是随机的。
在图1中图示这样的方法的例子。首先，该方法包括提供具有一个表面12的材料10，比如聚二甲基硅氧烷(PDMS)，表面12具有确定性的粗糙部14。还提供颗粒20(比如聚苯乙烯(PS)珠)例如作为胶质悬浮物。选择这样的颗粒使得可以在所示粗糙部俘获它们。通常，它们的特征尺度如在图1中的放大图中所示少于粗糙部的特征尺度或者在粗糙部的特征尺度这一级。然后允许颗粒在表面12的粗糙部14中的一些粗糙部上随机沉积S40并且在这些粗糙部被俘获S50。相应地获得的沉积的颗粒的图案形成PUF。如指出的那样，这一图案部分地有确定性，而颗粒的占据概率保持随机成分。
也如上文回顾的那样，优选地提供颗粒作为液体30(例如水)中的胶质悬浮物。因此容易通过向表面涂敷S20液体来使颗粒能够在表面上随机沉积。颗粒在液体中的随机分布保证最后随机填充。更少实际的变体可以包括机械地分配，例如向表面粗糙部溅射颗粒。
优选地，选择颗粒和液体使得颗粒在沉积期间在表面受到毛细力(如图1中的Fc所示)。就这一点而言，颗粒和粗糙部的特征尺度通常在微米级。因而毛细力可以部分地辅助在粗糙部俘获颗粒。在一些变体中，颗粒变成通过它们的动量来被俘获。在其它一些变体中，粗糙部比对颗粒的相应构造允许颗粒在粗糙部被俘获。颗粒可以实际上略大于讨论的颗粒，例如表面中的孔，只要它们可变形并且它们在到达粗糙部时具有充分动量或者向它们施加充分力，例如毛细力。在下文优选并且假设后一种场景。
就这一点而言，一种用于实现毛细作用辅助的沉积过程是通过用盖40维持液体的层30与表面相抵来向表面12涂敷液体30。弯月面32将相应地形成于表面12与盖40的一个边缘41之间。弯月面是空气-液体界面，液体可能在该界面(步骤S30)处在实验的几何和热力条件确定的速率挥发(步骤S30)，从而又引起弯月面缩回。如在图1中的放大图中所示，这一弯月面32还在缩回时对接近界面的颗粒施加压力(例如参见Malaquin et al.，Langmuir2007，23，11513)，由此使颗粒变成在粗糙部被俘获。
令人感兴趣的是，毛细力和一旦俘获颗粒就产生的限制力二者是强大的和短范围的。因而它们至少在比如图1的背景这样的背景中产生沉积颗粒的高度地准确的图案。如在图1的放大图中所示，毛细力在短时间段(即与弯月面在缩回时的毛细分解对应的时间段)期间作用。
还可以通过适当调节弯月面在表面的接触角度、例如通过选择方便的液体和/或表面活性剂来实现更佳性能。表面活性剂是表面活跃分子。在低浓度时，表面活性剂分子很可能驻留于空气-水界面，它们在该界面处减少表面张力。在达到CMC(临界胶束浓度)时，它们还开始形成胶束。表面分子通常具有亲水头基和疏水尾基(长烷基链)。亲水头基可以是阳离子、阴离子或者非离子。是否将使用离子(和哪种电荷)或者非离子表面活性剂可以依赖于胶质系统。应当优选地选择表面活性剂以免引起胶态颗粒的凝聚和沉淀。表面活性剂混合物有时是有利的。有用浓度主要在mM范围中，但是可以显著变化。使用表面活性剂，可以朝着更小值调节接触角度，从而如图所示，向表面上的弯月面投影尽可能大并且对应力具有竖直向下分量。
试错过程可以调整颗粒和粗糙部的相对尺度、液体中的颗粒浓度、颗粒和液体的性质。下文给出适当颗粒。
遵循这一原理，可以通过根据液体在弯月面32的水平面的挥发速率移动盖(步骤S20)或者表面来图案化整个表面12。就这一点而言，图3示出在图案化的PDMS表面上沉积的颗粒的显微视图。这里，颗粒是在水中悬浮的～1μmPS颗粒。已经在阵列16上沉积的颗粒20在弯月面32的左侧上可见。在右侧上，颗粒仍然悬浮于水30中。
注意可以通过在操作期间加热液体来辅助该过程，以便加速该过程。
有利地，使用的颗粒为不同类型，从而允许可以以后在挑战步骤期间利用的不同随机性轴。例如颗粒可以具有不同颜色。因此，给定的颜色的颗粒随机填充粗糙部(粗糙部无颜色选择性)。
图2描绘了毛细作用辅助的颗粒组装工具，其允许实施比如上文描述的方法。这一工具包括：
-步进器马达61，用于驱动机动平移台62；
-在台62上面是用于热辅助该过程的具有流体输入63’和输出63”的换热器63；
-还提供珀耳帖(Peltier)元件64，即从器件的一侧向另一侧传热的固态热泵；
-在珀耳帖元件上放置待图案化的材料10，而如参照图1描述的那样在上面涂敷胶态悬浮物20、30，并且通过盖40(即仅限制滑动件)维持胶态悬浮物20、30。引导的滑动保持器(未示出)允许移动盖。
-还可以提供光学显微镜65用于监视过程以及提供相机66(用于测量接触角度)。
在一个具体实施例中，如图4中所示，通过向粗糙部阵列16中毛细沉积-1μm荧光珠来制作PUF，这些粗糙部是在上面打开的拐角17。与晶格相似的其它类型的阵列/粗糙部可以用于毛细沉积。拐角阵列具有给定的间距和图案，例如具有平移矢量a的方格而|a|≈10μm。还可以调节|a|以优化后续散射图案(例如最小化在读取时的串扰)。用于毛细组件的胶体包含不同(荧光)颜色的珠的混合物。可以设计珠向粗糙部中的沉积以获得高产量。然而它对于珠的颜色无选择性。因此如图5中所示，沉积产生不同颜色的珠在模板上的随机放置。所得珠阵列不可克隆，因为珠太小而无法大量和在可承受的时间内“人工”放置。
如图6中所示，通过例如UV/V照射珠阵列来执行挑战步骤，其中每个珠通过发射它的对应荧光颜色来做出响应。这样的表征技术本身已知：基本上，照射图案化的表面(S100)以获得散射图案，任何适当相机收集该散射图案(步骤S110)。获得的有色斑图案实质上不可克隆。这一PUF易于读出(步骤S120)，因为珠的图案和位置已知。仅珠的颜色在情况下随机(假设填充个概率为～1)。现在由于通过模板确定珠位置，所以可以在挑战步骤内方便地插入固定特征，比如协调栅格或者对准特征以帮助自动识别，步骤120。换而言之，所述“固定特征”反映粗糙部的确定性的性质。更一般而言，应当刺激产品的图案化的表面以比如获得唯一响应，可以根据前文回顾的挑战-响应原理读取该唯一响应。在当前情况下，可以由于具有的对表面的部分了解、即由于其确定性的方面而有助于读出响应。如前所述，可以有利地利用固定特征(比如协调栅格或者对准特征)以帮助自动识别，由此有助于解释响应。例如可以使用如下特征，比如如从标准平版印刷应用中已知的对准特征。小型化的标志和代码(例如场编号、坐标、...)也是可能的。这将例如对于依赖于表面破裂的基于玻璃的PUF而言是不可能的。基于例如光散射的挑战-响应评估过程另外一般本身已知。
在一种变体中，也可以通过基于预定义图案(比如阵列)实现向表面上随机沉积珠来产生PUF，该表面的粗糙部无确定性或者比上述颗粒中更少确定性。例如可以在某一程度上(例如统计地)确定表面的特征(例如缺陷)。然而，挑战/响应可能在这样的情况下更成问题。即在低珠密度/浓度时，珠将产生少量响应(这需要更大面积和/或更长读出时间)，而在高浓度时，它们可能沉积为相互接近，这使读出更困难或者甚至不可能(串扰)。因此，可以理解，便利的表面应当具有合理预定义粗糙部。一种实际解决方案是依赖于预处理的表面或者赋予优选部位的表面，该表面产生沉积的颗粒的预定图案(即提供超出俘获部位的仅随机位置的排序直径)。
在实现本发明的实施例时主要寻求以下优点：
-光学读取和扫描实质上有确定性，这与统计性的与半导体有关的PUF相反。
-认为随时间的退化较低，实质上没有如在与半导体有关的PUF中那样的漂移。
-附带提一点，可以通过压缩成更少但是可靠的可重建核心位的纠错代码来增强读取。
作为附加安全特征，组装部位的图案可以被设计用于在用光源(例如激光)照射时产生特性颜色图案。可以以空部位和填充部位产生不同图案这样的方式设计组装部位。这继而可以用来验证是否已经组装珠而不是仅荧光墨产生控制图像。另外，可以用发射唯一(指纹)光谱的量子点阵修改颗粒。
优选地，如前文回顾的那样，通过毛细组装将1μm直径的荧光(红色、绿色和蓝色)聚苯乙烯(PS)珠组装到2μm长度、1μm直径和～1μm高度的拐角中。拐角图案确定珠的位置，但是组装过程对于珠的颜色无选择性。因此可以产生随机颜色图案。
可以如图7中所示从聚二甲基硅氧烷(PDMS)或者聚合物抗蚀剂中的结构化硅主材(master)(通过纳米压印平版印刷)模制拐角图案。例如，可以在聚合(S12)和提取(S14)PDMS预聚物10’之前，在模具5中模制(步骤S10-S12)该预聚物。这样的模制技术本身已知。聚合形式提供用于如上文描述的那样制造PUF的适当材料。可以另外使用可用任何种类的平版印刷或者模制方法的任何材料(聚合物、玻璃、半导体、金属、金属氧化物)来形成拐角图案。然后可以应用对这样的材料的表面处理，以实现毛细组件的必需润湿性质。
在毛细沉积之后，单个PS珠理想地驻留于每个拐角中，见图4。可以在荧光显微镜之下观察珠的荧光颜色20’、20”和20”’(如图5中所示，其中表现灰度图像的底片)。附带提一点，使用三种颜色(RGB荧光)和仅100个组装部位已经产生5.15378 1047个备选组件(假设每个部位一个颗粒)。代之以依赖于单个类型的颗粒、但是调节沉积过程以达到1/2的填充概率产生1.26765×1030个备选配置。
在颗粒沉积步骤之后可以是用于固定颗粒(例如涂敷光学上不活跃的附加层)的任何常规步骤。
最后，本发明涉及一种体现PUF的产品，其中根据上文讨论的方法中的任何方法获得产品。
尽管已经参照某些实施例描述本发明，但是本领域技术人员将理解可以做出各种改变并且可以替换为等效物而未脱离本发明的范围。此外，可以做出许多修改以使特定情形或者材料适应本发明的教导而未脱离它的范围。因此，旨在于本发明不限于公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。例如，可以通过随时间改变组成或者它的浓度或者通过调整沿着材料的表面12的有确定性的方面来动态(或者在空间上)调整过程。例如可以提供一些隔离的粗糙部或者阵列可以沿着表面改变(一个部分为方形、另一部分为矩形等)。这可以用来提供具体标签或者标识符。例如可以预处理具体粗糙部，这些粗糙部是给定的公司、给定的其产品类等的记号。
Claims (15)
1.一种用于制造产品(15)的方法(S20-S40)，所述产品体现物理不可克隆功能或者PUF，所述方法包括以下步骤：
-提供具有一个表面(12)的材料(10)，所述表面具有有确定性的粗糙部(14)和在所述粗糙部可俘获的颗粒(20)；并且
-使颗粒能够在所述表面上随机沉积(S40)并且在所述粗糙部(14)处被俘获(S50)，以便获得所述PUF。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
-提供包括提供所述颗粒作为液体(30)中的胶质悬浮物，所述液体优选为水；并且
-使颗粒能够随机沉积包括向具有粗糙部的所述表面涂敷(S20)所述液体。
3.根据权利要求2所述的方法，其中选择提供的所述材料的所述表面粗糙部、所述颗粒和所述液体，使得颗粒在所述表面处受到毛细力(Fc)，所述颗粒和所述粗糙部这二者的特征尺度优选为微米级。
4.根据权利要求3所述的方法，其中使颗粒能够随机沉积还包括：
-通过用盖(40)维持所述液体的层(30)与具有粗糙部的所述表面相抵来向所述表面(12)涂敷所述液体，其中在所述表面(12)与所述盖的一边(41)之间限定所述液体的弯月面(32)；并且
-根据所述液体在限定的所述弯月面的水平面的挥发速率(S30)移动(S20)所述盖或者所述表面，所述液体优选地被加热。
5.根据权利要求4所述的方法，其中提供的所述液体还包括影响所述弯月面在所述表面形成的接触角度的表面活性剂。
6.根据权利要求1至5中的任一权利要求所述的方法，其中提供包括提供不同类型的颗粒，并且其中不同类型的颗粒优选地具有不同相应颜色。
7.根据权利要求1至6中的任一权利要求所述的方法，其中提供包括提供(S10-S14)具有预处理的表面粗糙部的材料(10)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中提供的所述有确定性的表面粗糙部形成2D阵列(16)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中提供的所述有确定性的表面粗糙部形成打开拐角(17)的阵列(16)。
10.根据权利要求1至9所述的方法，其中提供的所述颗粒是珠(17)，每个珠包括荧光染料，并且其中所述颗粒优选为聚苯乙烯珠。
11.根据权利要求1至10中的任一权利要求所述的方法，还包括以下先前步骤：在模具(5)中模制(S10-S14)预聚物(10’)并且聚合(S12)所述预聚物以形成具有所述表面粗糙部的所述材料(10)，所述材料优选为PDMS。
12.根据权利要求1至11中的任一权利要求所述的方法，还包括以下步骤：固定所述沉积的颗粒。
13.根据权利要求1至12中的任一权利要求所述的方法，其中提供的所述材料的所述表面具有粗糙部集合，所述粗糙部集合被设计成使得所述集合的在此俘获有颗粒的粗糙部在照射时产生与所述集合的在此未俘获有颗粒的粗糙部产生的散射图案基本上不同的散射图案。
14.一种体现PUF的产品，所述产品根据权利要求1至13中的任一权利要求所述的方法来获得。
15.一种执行对根据权利要求14所述的产品的挑战-响应评估的方法，包括以下步骤：
-提供根据权利要求14所述的产品；
-刺激(S100)所述产品的、具有在所述表面的所述有确定性的粗糙部中沉积的颗粒的所述表面以获得(S110)响应；以及
-根据所述有确定性的粗糙部读取(S120)所述响应。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI651931B (zh) * | 2017-07-28 | 2019-02-21 | 美商Ｂａｅ系統資訊及電子系統整合公司 | 奈米材料系物理不可複製功能裝置 |
Families Citing this family (10)
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|---|---|---|---|---|
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| US11194094B2 (en) * | 2018-11-05 | 2021-12-07 | Case Western Reserve University | Multilayered structures and uses thereof in security markings |
| GB201919297D0 (en) | 2019-12-24 | 2020-02-05 | Aronson Bill | Temperature sensing physical unclonable function (puf) authenication system |
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| TR201921827A2 (tr) * | 2019-12-26 | 2021-07-26 | T C Erciyes Ueniversitesi | Poli̇mer i̇nce fi̇lm temelli̇ fi̇zi̇ksel olarak klonlanamayan güvenli̇k eti̇ketleri̇ni̇n üreti̇mi̇ |
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| CN113900289B (zh) * | 2021-10-18 | 2023-04-07 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种光源集成物理不可克隆函数器件的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3951579B2 (ja) * | 2000-05-08 | 2007-08-01 | 富士ゼロックス株式会社 | 中間転写部材及び画像形成装置 |
| CN101326434A (zh) * | 2005-09-12 | 2008-12-17 | 超点公司 | 使用纳米粒子鉴别和识别对象 |
| WO2010076733A1 (en) * | 2008-12-29 | 2010-07-08 | Nxp B.V. | Physical structure for use in a physical unclonable function |
| US20100224686A1 (en) * | 2009-03-05 | 2010-09-09 | Original Check S.R.L. | Apparatus and method for obtaining a random code useable in a device for unique identification of a product |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0583709B1 (en) | 1992-08-17 | 1999-05-06 | THOMSON multimedia | Unforgeable identification device, identification device reader and method of identification |
| JP4791744B2 (ja) * | 2005-02-28 | 2011-10-12 | 旭化成株式会社 | Ｉｃチップ、ｉｃチップの製造方法及び認証情報の生成方法 |
| WO2008001243A2 (en) * | 2006-06-06 | 2008-01-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Device and method for generating a random number and random element for use in the same |
| EP2230793A3 (en) * | 2009-03-16 | 2011-09-07 | Technische Universität München | On-Chip Electric Waves: An Analog Circuit Approach to Physical Uncloneable Functions: PUF |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3951579B2 (ja) * | 2000-05-08 | 2007-08-01 | 富士ゼロックス株式会社 | 中間転写部材及び画像形成装置 |
| CN101326434A (zh) * | 2005-09-12 | 2008-12-17 | 超点公司 | 使用纳米粒子鉴别和识别对象 |
| WO2010076733A1 (en) * | 2008-12-29 | 2010-07-08 | Nxp B.V. | Physical structure for use in a physical unclonable function |
| US20100224686A1 (en) * | 2009-03-05 | 2010-09-09 | Original Check S.R.L. | Apparatus and method for obtaining a random code useable in a device for unique identification of a product |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI651931B (zh) * | 2017-07-28 | 2019-02-21 | 美商Ｂａｅ系統資訊及電子系統整合公司 | 奈米材料系物理不可複製功能裝置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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