CN110135000B - 芯片年龄判断方法、装置、ip模块及芯片 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种芯片年龄判断方法、装置、IP模块及芯片。方法包括：激励芯片中的物理不可克隆函数熵源；多次提取所述熵源的物理不可克隆函数反馈值；计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；根据所述物理不可克隆函数反馈值的错误率判断所述芯片的使用时长。通过本发明实施例，能够准确的判断芯片年龄，安全性强。

Description

芯片年龄判断方法、装置、IP模块及芯片

技术领域

本发明涉及芯片检测领域，尤其涉及一种芯片年龄判断方法、装置、I P模块及芯片。

背景技术

因为芯片全球供应链的关系，政府、公司等单位购买芯片使用的来源渠道多种多样。芯片回收翻新再售卖给相关的单位已经是一种常见的黑产获益手段。相关的政府，公司使用了翻新的芯片产品会对自身的产品稳定性造成巨大影响。当前手段仅仅通过芯片外表判断亦或是通过物理侵入芯片判断内部结构是否老化。这种判断方法费时费力，并且由于翻新技术的更迭，往往无法达到验收的效果，同时无法精确的判断出芯片的使用年限。如何准确的判断芯片年龄，是本领域亟待解决的一大问题。

发明内容

本发明实施例提供一种芯片年龄判断方法、装置、IP模块及芯片，可准确的判断芯片年龄。

一方面，本发明实施例提供一种芯片年龄的判断方法，包括：激励芯片中的物理不可克隆函数熵源；多次提取所述熵源的物理不可克隆函数反馈值；计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；根据所述物理不可克隆函数反馈值的错误率判断所述芯片的年龄。

可选的，计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率，具体为：根据所述多次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值与标准反馈值的比较计算所述不可克隆函数值的错误率；

所述标准反馈值是被指定作为比较标准的，其中一次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值。

可选的，激励方式为：在预设时长内，以预设频率对所述物理不可克隆函数熵源反复激励以获取反馈的物理不可克隆函数反馈值，所述激励包括复位、上下电、固定数据输入中的任一种。

可选的，根据所述物理不可克隆函数反馈值的错误率判断所述芯片的年龄，具体包括：将所述错误率与预存的错误率与芯片年龄的对应关系比较，得出所述芯片的年龄。

第二方面，本发明实施例提供一种芯片年龄的判断装置，其特征在于，包括:第一错误率提取模块，用于激励芯片中的物理不可克隆函数熵源，多次提取所述熵源的物理不可克隆函数反馈值，并计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；第一年龄判断模块，用于根据所述错误率提取模块对所述物理不可克隆函数反馈值错误率的计算结果判断所述芯片的年龄。

可选的，第一错误率提取模块包括：第一错误率计算子模块，用于根据所述多次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值与标准反馈值的比较计算所述不可克隆函数值的错误率；所述标准反馈值是被指定作为比较标准的，其中一次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值。

可选的，第一错误率提取模块还包括：第一激励子模块，用于在预设时长内，以预设频率对所述物理不可克隆函数熵源反复激励以获取反馈的物理不可克隆函数反馈值，所述激励包括复位、上下电、固定数据输入中的任一种。

可选的，第一年龄判断模块存储有错误率与芯片年龄的对应关系，所述第一年龄判断模块具体用于将所述错误率与预存的错误率与芯片年龄的对应关系比较，得出所述芯片的年龄。

第三方面，本发明实施例还提供一种判断芯片年龄的IP模块，包括：

IP模块熵源，所述芯片电路中具有时间敏感性的物理不可克隆函数；第二错误率提取模块，用于激励芯片中的物理不可克隆函数熵源，多次提取所述熵源的物理不可克隆函数反馈值，并计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；

第二年龄判断模块，用于根据所述第一错误率提取模块对所述物理不可克隆函数反馈值错误率的计算结果判断所述芯片的年龄。

可选的，第二错误率提取模块包括：第二错误率计算子模块，用于根据所述多次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值与标准反馈值的比较计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；所述标准反馈值是被指定作为比较标准的，其中一次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值。

可选的，所述第二错误率提取模块还包括：第二激励子模块，用于在预设时长内，以预设频率对所述物理不可克隆函数熵源反复激励以获取反馈的物理不可克隆函数反馈值，所述激励包括复位、上下电、固定数据输入中的任一种。

可选的，第二年龄判断模块存储有错误率与芯片年龄的对应关系，所述第一年龄判断模块具体用于将所述错误率与预存的错误率与芯片年龄的对应关系比较，得出所述芯片的年龄。

第四方面，本发明实施例提供一种芯片，包括达成该芯片功能的集成电路和如上任一项所述的IP模块。

本发明实施例提供的芯片年龄判断方法、装置、IP模块及芯片通过激励芯片中的物理不可克隆函数熵源；多次提取所述熵源的物理不可克隆函数反馈值；计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；根据所述物理不可克隆函数反馈值的错误率判断所述芯片的年龄。通过实施本发明实施例，能够准确的判断芯片年龄。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种芯片年龄的判断方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种芯片年龄的判断装置示意图；

图3为图2中所示的芯片年龄判断装置与芯片中物理不可克隆函数熵源交互示意图；

图4为本发明实施例提供的一种判断芯片年龄的IP模块的示意图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为方便写作和阅读，下面部分物理不可克隆函数本发明实施例中的芯片包括任何其上有硬件模块可以生成物理不可克隆函数(为方便写作和阅读，下面部分物理不可克隆函数以“PUF”替代，需要理解的是，这二者是等同的概念)的芯片。比如具有环形振荡器PUF、仲裁器PUF、毛刺PUF、触发器PUF、静态随机存取存储器PUF等的数字芯片，也可以是包含基于涂层的PUF、基于阈值电压的PUF、基于电阻的PUF的模拟芯片。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本发明的限定。

图1本发明实施例提供的一种芯片年龄的判断方法的流程图；请参照图1，该实施例包括：

S101、激励芯片中的物理不可克隆函数熵源；

对芯片中物理不可克隆函数熵源的激励方式，包括复位、上下电、固定数据输入等。比如，对于静态随机存取存储器PUF(SRAM PUF)，激励的方式可能是上下电，对于环形振荡器PUF(RO PUF)，激励的方式可能是上下电，也可能是输入某一串固定的数据。当然，还可能针对不同的物理不可克隆函数熵源有不同的其他激励方法，均在本发明实施例保护范围内。

具体实现中，激励方式为在预设时长内，以预设频率或周期对所述物理不可克隆函数熵源反复进行激励。

S102、多次提取所述熵源的物理不可克隆函数反馈值；

具体的，针对不同类型的熵源，通过反复激励，比如反复上下电，反复输入某一串固定的数据等，每次激励，都会得到熵源反馈的物理不可克隆函数反馈值，通过反复多次的激励，得到熵源多次反馈的物理不可克隆函数反馈值。

S103、计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；

根据所述多次提取的物理不可克隆函数反馈值与标准反馈值的比较，计算所述多次提取的物理不可克隆函数反馈值的错误率。标准反馈值是被指定作为比较标准的，其中一次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值。比如，标准反馈值可以为此次检测过程中，多次提取所述熵源的物理不可克隆函数反馈值中，第一次提取到的物理不可克隆函数反馈值，也可以是其他任一次提取到的物理不可克隆函数反馈值，当多次提取到的物理不可克隆函数反馈值与该值比较，出现偏差，即可体现出整体的错误率，该错误率表现了物理不可克隆函数反馈值的偏差程度。也就是说，同一颗芯片，其物理不可克隆函数反馈值是有一定错误率的，且该错误率会随着芯片使用年龄的增加，芯片的老化，而逐渐增大。计算该错误率，对判断芯片的年龄至关重要。

S104、根据所述物理不可克隆函数反馈值的错误率判断所述芯片的年龄；

物理不可克隆函数有一个重要的特性，即老化效应，随着芯片年龄的增加，物理不可克隆函数反馈值的错误率也会相应增加。因此，错误率越高，相应的芯片的年龄也越高。比如芯片使用一年，其物理不可克隆函数反馈值的错误率为2.5％，但是使用了一年半的芯片，其物理不可克隆函数反馈值的错误率超过3.5％。将S103中得到的错误率与预存的错误率与芯片年龄的对应关系比较，得出所述芯片的年龄。

需要说明的是，本发明实施例中的芯片年龄并非仅指芯片已用的年限，而是泛指芯片的已用时长。根据芯片工作环境的不同，可以得出几月甚至几日的的判断。比如，在高温环境下工作的芯片，芯片老化更快，可得出更短时间单位的计算结果。

通过本发明实施例，可准确的判断芯片年龄。另外，因为物理不可克隆函数反馈值的不可克隆特性，攻击者无法进行大批量攻击；物理不可克隆函数电路还具备防复制特性，攻击者亦很难改变其行为特征，安全性也大大提高。

图2是本发明实施例提供的一种芯片年龄的判断装置示意图；

芯片年龄判断装置20包括：第一错误率提取模块201和第一年龄判断模块202。

第一错误率提取模块201，用于激励芯片中的物理不可克隆函数熵源，多次提取所述熵源的物理不可克隆函数反馈值，并计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；

具体实现中，第一错误率提取模块201还可包括第一错误率计算子模块(图中未示出)，用于计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；具体的，根据所述多次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值与标准反馈值的比较计算所述不可克隆函数值的错误率；所述标准反馈值是被指定作为比较标准的，其中一次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值。以及，第一激励子模块(图中未示出)，用于在预设时长内，以预设频率对所述物理不可克隆函数熵源反复激励，比如反复上下电，反复输入某一串固定的数据等，每次激励，都会得到熵源反馈的物理不可克隆函数反馈值，通过反复多次的激励，得到熵源多次反馈的物理不可克隆函数反馈值。

需要说明的是，以上模块的拆分或命名可根据具体需要调整设置，可以以第一错误率提取模块201执行本实施例中上述功能，也可通第一激励子模块以及第一错误率计算子模块执行上述功能；各种拆分和组合均应属本发明实施例的保护范围。

第一年龄判断模块202，用于根据所述错误率提取模块对所述物理不可克隆函数反馈值错误率的计算结果判断所述芯片的年龄；

具体的，第一年龄判断模块202存储有错误率与芯片年龄的对应关系，将所述错误率与预存的错误率与芯片年龄的对应关系比较，从而得出所述芯片的年龄。

请同时再参阅图3，为图2中所示的芯片年龄判断装置与芯片中物理不可克隆函数熵源交互示意图；

如图所示，且可以理解的是，芯片年龄判断装置20还会包括相应的激励电路，以及必要的反馈接收通信接口，第一错误率提取模块201通过相应的激励电路以及通信接口分别发送激励与接收所述熵源的反馈。通信接口可以通过电路的，有线通信或无线通信方式接收所述反馈。

进一步的，芯片年龄判断装置20还会具备相应的信息输出组件，比如显示组件，音频输出组件等，用于将第一年龄判断模块202得出的所述芯片的年龄输出给用户。

通过本发明实施例的装置，可准确的判断芯片年龄。另外，因为物理不可克隆函数反馈值的不可克隆特性，攻击者无法进行大批量攻击；物理不可克隆函数电路还具备防复制特性，攻击者亦很难改变其行为特征，安全性也大大提高。

请参阅图4，为本发明实施例提供的一种判断芯片年龄的IP模块的示意图；

芯片年龄判断IP模块40包括：IP模块熵源401，第二错误率提取模块402和第二年龄判断模块403。

IP模块熵源401，具体指芯片中的物理不可克隆函数熵源，熵源种类在前述实施例中已有描述，此处不再赘述。

第二错误率提取模块402，用于激励所述IP模块熵源401，多次提取其物理不可克隆函数反馈值，并计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；

具体实现中，第二错误率提取模块402还可包括第二错误率计算子模块(图中未示出)，用于计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；根据所述多次提取的所述IP模块熵源401的物理不可克隆函数反馈值与标准反馈值的比较计算所述不可克隆函数值的错误率；所述标准反馈值是被指定作为比较标准的，其中一次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值。以及，第二激励子模块(图中未示出)，用于在预设时长内，以预设频率对所述IP模块熵源401反复激励。

需要说明的是，以上模块的拆分或命名可根据具体需要调整设置，可以以第二错误率提取模块402执行本实施例中上述功能，也可通第二激励子模块以及第二错误率计算子模块执行上述功能；各种拆分和组合均应属本发明实施例的保护范围。

第二年龄判断模块403，用于根据所述错误率提取模块对所述物理不可克隆函数反馈值错误率的计算结果判断所述芯片的年龄；

具体的，第二年龄判断模块403存储有错误率与芯片年龄的对应关系，将所述错误率与预存的错误率与芯片年龄的对应关系比较，从而得出所述芯片的年龄。

通过本发明实施例提供的芯片年龄判断IP模块，可准确的判断芯片年龄。因为物理不可克隆函数反馈值的不可克隆特性，攻击者无法进行大批量攻击；物理不可克隆函数电路还具备防复制特性，攻击者亦很难改变其行为特征，安全性也大大提高；另外，本发明实施例的IP模块可直接应用在芯片设计中，以通用IP模块的形式存在于量产芯片中，通用性强。

另外，本发明实施例还提供一种芯片，该芯片可以为比如指纹识别芯片，AI芯片，LCD驱动芯片，TP驱动芯片等，此处不做限制；该芯片包括其达成芯片本身功能的功能集成电路以及本发明实施例中所描述的芯片年龄判断IP模块。

芯片中集成本发明实施例中的年龄判断IP模块，可以有效增强芯片年龄判断的准确性和芯片设计的通用性，杜绝芯片回收翻新再售卖的黑产获益渠道。

本发明实施例中的第一、第二是为了在命名上区分不同的实施例。不代表先后顺序，也不绝对用来表明模块功能的不同；比如，在本发明不同实施例中，存在第一错误率提取模块和第二错误率提取模块，二者在实际应用中可用于执行相同的功能；但其中之一为了描述装置实施例，另一个为了描述IP模块实施例，因此在命名上根据不同的实施例加以区分，以便阅读。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于装置、终端或设备中的计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(Random Access Memory，RAM)、磁盘或光盘等。

本发明实施例的方法的步骤顺序可以根据实际需要进行调整、合并或删减，且顺序不作为限制，对本发明方法实施例、系统实施例中步骤顺序的调整、步骤的合并或删减均应属于本发明的保护范围。

可以理解的是，本发明实施例装置，IP模块中对于模块的描述是为举例，但具体实现方式可以根据实际需要进行整合、进一步划分或删减，任何整合、划分或删减均应属于本发明保护范围。

以上对本发明实施例公开的芯片年龄判断方法、装置、IP模块及芯片进行了详细的介绍，本文中应用了具体实例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，而不是对本发明的范围的限制。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均可能会有改变之处，亦应属本发明保护范围。

Claims (7)

1.一种芯片年龄的判断方法，其特征在于，包括：

激励芯片中的物理不可克隆函数熵源；

多次提取所述熵源的物理不可克隆函数反馈值；

计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；

根据所述物理不可克隆函数反馈值的错误率判断所述芯片的年龄；

所述计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率，具体为：

根据所述多次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值与标准反馈值的比较计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；

所述标准反馈值是被指定作为比较标准的，其中一次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值；

所述激励芯片中的物理不可克隆函数熵源，包括：

在预设时长内，以预设频率对所述物理不可克隆函数熵源反复激励以获取物理不可克隆函数反馈值，所述激励包括复位、上下电、固定数据输入中的任一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述物理不可克隆函数反馈值的错误率判断所述芯片的年龄，具体包括：

将所述错误率与预存的错误率与芯片年龄的对应关系比较，得出所述芯片的年龄。

3.一种芯片年龄的判断装置，其特征在于，包括:

第一错误率提取模块，用于激励芯片中的物理不可克隆函数熵源，多次提取所述熵源的物理不可克隆函数反馈值，并计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；

第一年龄判断模块，用于根据所述错误率提取模块对所述物理不可克隆函数反馈值错误率的计算结果判断所述芯片的年龄；

所述错误率提取模块包括：

第一错误率计算子模块，用于根据所述多次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值与标准反馈值的比较计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；

所述标准反馈值是被指定作为比较标准的，其中一次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值；

所述错误率提取模块包括：

第一激励子模块，用于在预设时长内，以预设频率对所述物理不可克隆函数熵源反复激励以获取反馈的物理不可克隆函数反馈值，所述激励包括复位、上下电、固定数据输入中的任一种。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一年龄判断模块存储有错误率与芯片年龄的对应关系，所述第一年龄判断模块具体用于将所述错误率与预存的错误率与芯片年龄的对应关系比较，得出所述芯片的年龄。

5.一种判断芯片年龄的IP模块，其特征在于，包括：

IP模块熵源，芯片电路中具有时间敏感性的物理不可克隆函数；

第二错误率提取模块，用于激励芯片中的IP模块熵源，多次提取所述熵源的物理不可克隆函数反馈值，并计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；

第二年龄判断模块，用于根据所述第二错误率提取模块对所述物理不可克隆函数反馈值错误率的计算结果判断所述芯片的年龄；

所述第二错误率提取模块包括：

第二错误率计算子模块，用于根据所述多次提取的所述IP模块熵源的物理不可克隆函数反馈值与标准反馈值的比较计算所述物理不可克隆函数反馈值的错误率；

所述标准反馈值是被指定作为比较标准的，其中一次提取的所述熵源的物理不可克隆函数反馈值；

所述第二错误率提取模块包括：

第二激励子模块，用于在预设时长内，以预设频率对所述IP模块熵源反复激励以获取物理不可克隆函数反馈值，所述激励包括复位、上下电、固定数据输入中的任一种。

6.根据权利要求5所述的IP模块，其特征在于，所述第二年龄判断模块存储有错误率与芯片年龄的对应关系，所述第二年龄判断模块具体用于将所述错误率与预存的错误率与芯片年龄的对应关系比较，得出所述芯片的年龄。

7.一种芯片，其特征在于，包括达成芯片功能的功能集成电路和如权利要求5-6任一项所述的IP模块。

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