CN108537068B - 产生集成电路固有信息的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种适用于集成电路的固有信息产生装置，其包括多个源存储单元对以及比较电路。该些源存储单元对其中之一包括具有第一电性参数值的第一源存储单元以及具有第二电性参数值的第二源存储单元。比较电路耦接该些源存储单元对，用以产生集成电路的固有信息。比较电路包括第一比较器。第一比较器耦接第一源存储单元以及第二源存储单元，用以比较第一电性参数值以及第二电性参数值，以依据比较结果产生固有信息的第一位的位值。

Description

产生集成电路固有信息的装置及方法
技术领域
本发明是有关于一种产生集成电路固有信息的装置及方法。
背景技术
为确保数据交换或控制操作的安全性，许多应用往往需要利用集成电路(如芯片)所具备的固有信息来进行验证操作的识别。集成电路的固有信息可例如是集成电路的身份标识符，可用于数据加密操作以产生密钥。
目前有许多产生集成电路固有信息的方法，像是通过外部管理的方式产生编码。然而，以此方式所产生的固有信息可通过扫描式电子显微镜(Scanning ElectronMicroscopy，SEM)或投射式电子显微镜(Transmission Electron Microscopy，TEM)自存储器装置的结构变化(像是多晶硅熔丝(Poly-Fuse)或氧化反熔丝(Oxide Anti-Fuse))逆向萃取出来，使得固有信息泄漏的风险提高。
发明内容
本发明是关于一种产生集成电路固有信息的装置及方法，可通过比较两源存储单元的电性参数值来产生固有信息中的位值，使得所产生的固有信息具有独特、难以预测且稳定的特性。
根据本发明的一实施例，提出一种适用于集成电路的固有信息产生装置，其包括多个源存储单元对以及比较电路。该些源存储单元对其中之一包括具有第一电性参数值的第一源存储单元以及具有第二电性参数值的第二源存储单元。比较电路耦接该些源存储单元对，用以产生集成电路的固有信息。比较电路包括第一比较器，其耦接第一源存储单元以及第二源存储单元，用以比较第一电性参数值以及第二电性参数值，以依据比较结果产生固有信息的第一位的位值。
根据本发明的一实施例，提出一种适用于集成电路的固有信息产生方法，其包括步骤如下：提供多个源存储单元对，该些源存储单元对其中之一包括具有第一电性参数值的第一源存储单元以及具有第二电性参数值的第二源存储单元；比较该第一电性参数值以及该第二电性参数值，以依据比较结果产生集成电路的固有信息的第一位的位值。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
附图说明
图1绘示依据本发明的一实施例的固有信息产生装置的方块图。
图2绘示依据本发明一实施例的固有信息产生方法的流程图。
图3绘示依据本发明的另一实施例的固有信息产生装置的方块图。
图4绘示依据本发明的另一实施例的固有信息产生装置的方块图。
图5绘示源存储单元的一例配置图。
图6绘示源存储单元的另一例配置图。
【符号说明】
10、30、40：固有信息产生装置
CP_1～CP_n：源存储单元对
102_1A、102_1B、102_2A、102_2B、102_3A、102_3B、102_nA、102_nB、502_1A、502_1B、502_2A、502_2B、502_3A、502_3B、502_4A、502_4B、602_1A、602_1B、602_2A、602_2B、602_3A、602_3B、602_4A、602_4B：源存储单元
14：比较电路
104_1～104_n、504_1～504_4、604_1～604_4：比较器
IF：固有信息
B0～Bn-1：位
202、204：步骤
36：控制器
402_1～402_n：输出存储单元
52、62：存储阵列
具体实施方式
在本文中，参照所附附图仔细地描述本发明的一些实施例，但不是所有实施例都有表示在图示中。实际上，这些发明可使用多种不同的变形，且并不限于本文中的实施例。相对的，本发明提供这些实施例以满足应用的法定要求。附图中相同的参考符号用来表示相同或相似的元件。
图1绘示依据本发明的一实施例的固有信息产生装置10的方块图。固有信息产生装置10适用于一集成电路，例如芯片。固有信息产生装置10例如是一物理不可复制功能(Physical Unclonable Function，PUF)电路，可产生集成电路的固有信息IF。固有信息IF例如是一组包括n个位B0～Bn-1的字码(Codeword)。固有信息IF可作为集成电路的身份辨识码，亦可用于加密/验证操作的识别。举例来说，固有信息IF可被提供至一编码器，以供编码器产生用于数据加密处理的密钥。
固有信息产生装置10包括多个源存储单元对CP_1～CP_n以及比较电路14。各源存储单元对CP_1～CP_n分别耦接至比较电路14中的比较器104_1～104_n。
各个源存储单元对CP_1～CP_n分别包括两个源存储单元。在本文中，所谓的源存储单元指的是用于产生固有信息IF的存储单元。
如图1所示，源存储单元对CP_1包括源存储单元102_1A及102_1B；源存储单元对CP_2包括源存储单元102_2A及102_2B；源存储单元对CP_3包括源存储单元102_3A及102_3B；源存储单元对CP_n包括源存储单元102_nA及102_nB。不同源存储单元对中的源存储单元可能相同或不同。举例来说，一源存储单元可同时连接至比较器104_1和104_2，以作为源存储单元对CP_1的源存储单元102_1A(或102_1B)和源存储单元对CP_2的102_2A(或102_2B)。
依据本发明实施例，各比较器104_1～104_n会比较所耦接的两源存储单元的电性参数值大小，并依据比较结果产生固有信息IF其中一位的位值。如图1所示，源存储单元对CP_1中的源存储单元102_1A以及源存储单元102_1B耦接至比较器104_1，比较器104_1比较源存储单元102_1A和源存储单元102_1B的电性参数值，并依据比较结果产生固有信息IF中位B0的位值。举例来说，当比较结果显示源存储单元102_1A的电性参数值大于源存储单元102_1B的电性参数值，则位B0的位值将被设定为「1」(或「0」)；当比较结果显示源存储单元102_1A的电性参数值小于源存储单元102_1B的电性参数值，则位B0的位值将被设定为「0」(或「1」)。
源存储单元的电性参数值取决于存储器类型。举例来说，电性参数值可以是浮栅存储器(Floating Gate Memory)的阀电压值(Threshold Voltage，Vt)、电阻转换金氧存储器(Resistive-Change-Transition Metal-Oxide Memory)的电阻值、相变化存储器(PhaseChange Memory)的电阻值、铁电存储器(Ferroelectric Memory)的电容值等。
依据本发明实施例，由于源存储单元的电性参数值通常为一随机分布，故比较两源存储单元的电性参数值的结果亦是随机且难以预测的。基于此随机特性，不同芯片的固有信息IF字码皆是独一无二且难以预测的，故适用于安全性及其他应用当中。
另一方面，即便源存储单元的电性参数值可能是一外部条件(如温度、偏压等)的函数，但此关系对所有的源存储单元而言具有同构型(homogeneous)，故一阵列中的任两个源存储单元之间的大小关系会维持相同的趋势。举例来说，两源存储单元之间的电性参数值差距可能因温度提高而缩小，但这并不会改变此两源存储单元之间的电性参数值大小关系。因此，通过比较两源存储单元的电性参数值所产生的位值具有稳定且不随环境因素变化的特性。
图2绘示依据本发明一实施例的集成电路固有信息产生方法的流程图。
在步骤202，提供多个源存储单元对，该些源存储单元对其中之一包括具有第一电性参数值的第一源存储单元，以及具有第二电性参数值的第二源存储单元。
第一电性参数值和第二电性参数值可以是阀电压值、电阻值、电容值或其他物理值，取决于第一、二源存储单元的类型。
在步骤204，比较器比较第一电性参数值以及第二电性参数值，以依据比较结果产生集成电路的固有信息的其中一位的位值。
以图1为例，比较器104_1会在源存储单元102_1A的电性参数值大于源存储单元102_1B的电性参数值时，将固有信息IF的位B0的位值设定为「1」(或「0」)，并在源存储单元102_1A的电性参数值小于源存储单元102_1B的电性参数值时，将位B0的位值设定为「0」(或「1」)。同理，比较器104_2会在源存储单元102_2A的电性参数值大于源存储单元102_2B的电性参数值时，将固有信息IF的位B1的位值设定为「1」(或「0」)，并在源存储单元102_2A的电性参数值小于源存储单元102_2B的电性参数值时，将位B1的位值设定为「0」(或「1」)。
在一实施例中，第一源存储单元和第二源存储单元处于一初始状态。所谓源存储单元的初始状态指的是此源存储单元尚未经过编程(Program)或抹除(Erase)处理的状态，因此，源存储单元所呈现的电性参数值(第一电性参数值、第二电性参数值)取决于集成电路的制造过程。
又一实施例中，第一源存储单元和第二源存储单元处于一编程状态。所谓源存储单元的编程状态指的是此源存储单元经过编程处理的状态。由于不同的源存储单元经过同一编程处理后，各源存储单元的电性参数值会偏移至一近似但不完全相同的位准(即，两源存储单元的电性参数值不会完全相同)，因此，固有信息产生装置仍可基于前述机制产生一独特且不可预测的固有信息。
图3绘示依据本发明的另一实施例的固有信息产生装置30的方块图。相比于固有信息产生装置10，本实施例的固有信息产生装置30还包括控制器36。
控制器36例如是一存储器控制器(Memory Controller)，可依据固有信息IF对源存储单元执行编程处理，以扩大一源存储单元对中两源存储单元之间的电性参数值差距。
举例来说，假设比较器104_1判断出源存储单元102_1A的电性参数值(如x千欧姆)大于源存储单元102_1B的电性参数值(如y千欧姆，y＜x)，此时，控制器36可对源存储单元102_1A及102_1B至少其一进行编程处理，以增加两者电性参数值的差距。
举例来说，控制器36可仅对源存储单元102_1A进行编程处理，以增加源存储单元102_1A的电性参数值；或者，控制器36可仅对源存储单元102_1B进行编程处理，以降低源存储单元102_1B的电性参数值；更或者，控制器36可对源存储单元102_1A及102_1B进行编程处理，以增加源存储单元102_1A的电性参数值并降低源存储单元102_1B的电性参数值。
图4绘示依据本发明的另一实施例的固有信息产生装置40的方块图。在此实施例中，控制器36可将比较电路14所产生的固有信息IF写入一组存储单元402_1～402_n(输出存储单元)中，以供后端电路(例如编码器)直接从该组存储单元402_1～402_n中存取固有信息IF。
举例来说，当比较器104_1判断出源存储单元102_1A的电性参数值大于源存储单元102_1B的电性参数值，控制器36可对存储单元402_1写入位B0的值为「1」；当比较器104_1判断出源存储单元102_1A的电性参数值小于源存储单元102_1B的电性参数值，控制器46可对存储单元402_1写入位B0的值为「0」。
图5绘示源存储单元的一例配置图。
在此例中，多个源存储单元被安排在存储阵列中的一特定群组的位置以简化设计，像是位于同一字线(Word Line)上、同一位线(Bit Line)上或一微矩阵上(MiniArray)。
如图5所示，源存储单元502_1A、502_1B、502_2A、502_2B、502_3A、502_3B、502_4A、502_4B被安排在存储阵列52底部的一字线上。
在图5的例子中，固有信息包括4个位B0～B3，其中比较器504_1耦接源存储单元502_1A和502_1B以产生固有信息中位B0的位值；比较器504_2耦接源存储单元502_2A和502_2B以产生固有信息中位B1的位值；比较器504_3耦接源存储单元502_3A和502_3B以产生固有信息中位B2的位值；比较器504_4耦接源存储单元502_4A和502_4B以产生固有信息中位B3的位值。
图6绘示源存储单元的另一例配置图。
在此例中，多个源存储单元被安排在存储单元阵列中的离散地分布在存储单元阵列中，以增加逆向萃取固有信息的字码的难度。
如图6所示，源存储单元602_1A、602_1B、602_2A、602_2B、602_3A、602_3B、602_4A、602_4B分散在存储单元阵列62中，而非一特定群组的位置。
比较器604_1、604_2、604_3、604_4可经由适当设计的金属走线配置连接至对应的源存储单元对。在此例中，比较器604_1耦接源存储单元602_1A和602_1B以产生固有信息中位B0的位值；比较器604_2耦接源存储单元602_2A和602_2B以产生固有信息中位B1的位值；比较器604_3耦接源存储单元602_3A和602_3B以产生固有信息中位B2的位值；比较器604_4耦接源存储单元602_4A和602_4B以产生固有信息中位B4的位值。
综上所述，本发明提出一种产生集成电路固有信息的装置及方法，可通过比较两源存储单元的电性参数值来产生固有信息中的位值，使得所产生的固有信息具有独特、难以预测且稳定的特性，并适合用于安全性的应用当中，像是加密和验证操作。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更改与修饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (8)

1.一种固有信息产生装置，适用于一集成电路，其特征在于，包括：
多个源存储单元对，这些源存储单元对其中之一包括：
一第一源存储单元，具有一第一电性参数值；以及
一第二源存储单元，具有一第二电性参数值；以及
一比较电路，耦接这些源存储单元对，用以产生该集成电路的一固有信息，该比较电路包括：
一第一比较器，耦接该第一源存储单元以及该第二源存储单元，用以比较该第一电性参数值以及该第二电性参数值，以依据比较结果产生该固有信息的一第一位的位值；
一控制器，耦接这些源存储单元对以及该比较电路，用以对该第一源存储单元和该第二源存储单元至少其一执行一编程处理，以加大该第一电性参数值与该第二电性参数值之间的差距；
其中该控制器在该第一电性参数值大于该第二电性参数值时，对该第一源存储单元执行该编程处理，以增加该第一源存储单元的该第一电性参数值，及/或对该第二源存储单元执行该编程处理，以降低该第二源存储单元的该第二电性参数值。
2.根据权利要求1所述的固有信息产生装置，其特征在于，还包括：
一输出存储单元；以及
一控制器，耦接该比较电路以及该输出存储单元，用以依据该第一比较器所产生的该比较结果，将该固有信息中该第一位的该位值编程至该输出存储单元。
3.根据权利要求1所述的固有信息产生装置，其中该第一源存储单元和该第二源存储单元处于未经过编程或抹除处理的一初始状态，或是已经过编程处理的一编程状态。
4.根据权利要求1所述的固有信息产生装置，其中这些源存储单元对其中的另一者包括：
一第三源存储单元，具有一第三电性参数值；以及
一第四源存储单元，具有一第四电性参数值；
该比较电路还包括：
一第二比较器，耦接该第三源存储单元以及该第四源存储单元，用以比较该第三电性参数值以及该第四电性参数值，以产生该固有信息中一第二位的位值；
其中该第三源存储单元是该第一源存储单元或该第二源存储单元。
5.一种固有信息产生方法，适用于一集成电路，其特征在于，包括：
提供多个源存储单元对，这些源存储单元对其中之一包括具有一第一电性参数值的一第一源存储单元，以及具有一第二电性参数值的一第二源存储单元；
比较该第一电性参数值以及该第二电性参数值，以依据比较结果产生该集成电路的一固有信息的一第一位的位值；
对该第一源存储单元和该第二源存储单元至少其一执行一编程处理，以加大该第一电性参数值与该第二电性参数值之间的差距；以及
在该第一电性参数值大于该第二电性参数值时，对该第一源存储单元执行该编程处理，以增加该第一源存储单元的该第一电性参数值，及/或对该第二源存储单元执行该编程处理，以降低该第二源存储单元的该第二电性参数值。
6.根据权利要求5所述的固有信息产生方法，其特征在于，还包括：
依据该第一电性参数值以及该第二电性参数值间的该比较结果，将该固有信息中该第一位的该位值编程至一输出存储单元。
7.根据权利要求5所述的固有信息产生方法，其中该第一源存储单元和该第二源存储单元处于未经过编程或抹除处理的一初始状态，或是处于已经过编程处理的一编程状态。
8.根据权利要求5所述的固有信息产生方法，其中这些源存储单元对还包括具有一第三电性参数值的一第三源存储单元，以及具有一第四电性参数值的一第四源存储单元，该固有信息产生方法还包括：
比较该第三电性参数值以及该第四电性参数值，以产生该固有信息中一第二位的位值；
其中该第三源存储单元是该第一源存储单元或该第二源存储单元。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8583710B2 (en) * 2010-09-17 2013-11-12 Infineon Technologies Ag Identification circuit and method for generating an identification bit using physical unclonable functions
CN105632543B (zh) * 2014-11-21 2018-03-30 松下知识产权经营株式会社 具有防篡改性的非易失性存储装置及集成电路卡
US9489999B2 (en) * 2014-11-26 2016-11-08 Qualcomm Incorporated Magnetic tunnel junction resistance comparison based physical unclonable function
CN106297863B (zh) * 2016-08-09 2020-07-28 复旦大学 可双重预充电的puf存储器及其密码生成方法

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