JP2001257672A - 認証方法、認証装置、認証システム、および、ｉｃカード - Google Patents

認証方法、認証装置、認証システム、および、ｉｃカード

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JP2001257672A JP2000070181A JP2000070181A JP2001257672A JP 2001257672 A JP2001257672 A JP 2001257672A JP 2000070181 A JP2000070181 A JP 2000070181A JP 2000070181 A JP2000070181 A JP 2000070181A JP 2001257672 A JP2001257672 A JP 2001257672A
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signal
semiconductor
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不揮発性メモリの形成および認証信号の書き
込みなしで認証を行う。 【解決手段】 認証信号抽出部２によって、認証用半導
体素子１に固有の電気的ノイズの周波数スペクトルが計
測され、この周波数スペクトルに依存する符号が、認証
信号として生成される。認証信号は、認証信号記憶部３
へあらかじめ登録される。認証を行う際には、認証信号
抽出部２から生成される認証信号が、認証信号記憶部３
に記憶される既登録の認証信号と比較され、一致性が認
められると、認証に成功した旨が結果表示部５によって
表示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、認証方法、認証
装置、認証システム、および、ＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】事業者が提供するサービスを、登録され
た利用者だけが利用できるようにするためには、利用者
が登録されているかどうかを判定する認証という手続き
が必要とされる。従来において、半導体素子を利用した
認証、例えば、ＩＣカードなどを用いて行われる認証で
は、不揮発性メモリとして構成される半導体素子に、認
証信号としての番号が保存され、その番号が、登録され
ている番号と一致するか否かにもとづいて、ＩＣカード
などを使用する利用者が登録された利用者であるか否か
が判定されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の認証では、第１に、半導体集積回路の中に、
認証信号を保存するための不揮発性メモリを形成する必
要があり、第２に、その不揮発性メモリに、認証信号を
書き込む必要があった。
【０００４】この発明は、従来の技術における上記した
問題点を解消するためになされたもので、不揮発性メモ
リの形成、および、認証信号の書き込みを、必要としな
い認証方法、認証装置、認証システム、および、ＩＣカ
ードを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】第１の発明の方法は、認
証方法であって、(a) 半導体素子の電気的ノイズにもと
づいて認証信号を得る工程と、(b) 前記工程(a) で得ら
れた前記認証信号と、少なくとも１つの登録認証信号の
各々とを比較し、いずれかの比較における一致性を判定
する工程と、を備える。
【０００６】第２の発明の方法では、第１の発明の認証
方法において、(c) 前記認証信号を、前記少なくとも１
つの登録認証信号の１つとして記録する工程を、さらに
備える。
【０００７】第３の発明の方法では、第２の発明の認証
方法において、前記工程(b) が、(b-1) 前記少なくとも
１つの登録認証信号が存在するか否かを判定する工程
と、(b-2) 前記工程(b-1) で肯定的判定が得られたとき
に、前記少なくとも１つの登録認証信号の各々と、前記
認証信号とを比較し、いずれかの比較における一致性を
判定する工程と、を備え、前記工程(c) においては、前
記工程(b-1) で否定的判定が得られるか、または、前記
工程(b-2) で否定的な判定が得られたときに限って、前
記認証信号を、前記少なくとも１つの登録認証信号の１
つとして記録する。
【０００８】第４の発明の方法では、第１ないし第３の
いずれかの発明の認証方法において、前記工程(a) が、
(a-1) 前記半導体素子に対して、前記電気的ノイズを計
測することにより、当該電気的ノイズの周波数スペクト
ルに依存する符号を、前記認証信号として得る工程、を
備える。
【０００９】第５の発明の方法では、第４の発明の認証
方法において、前記半導体素子が複数の単位半導体素子
を備えており、前記工程(a-1) が、(a-1-1) 前記複数の
単位半導体素子の各々に対して、その電気的ノイズを計
測することにより、当該電気的ノイズの周波数スペクト
ルに依存する符号を得て、当該符号の組を前記認証信号
とする工程、を備える。
【００１０】第６の発明の方法では、第４または第５の
発明の認証方法において、前記工程(a) では、前記符号
として、複数の周波数に対応した前記周波数スペクトル
の値を表現する数値の組が得られる。
【００１１】第７の発明の方法では、第１ないし第６の
いずれかの発明の認証方法において、前記半導体素子
が、少なくとも１つのMOSFETを有する。
【００１２】第８の発明の装置は、認証装置であって、
脱着自在に接続される半導体素子に対して、その電気的
ノイズにもとづいて認証信号を生成し出力する認証信号
抽出部と、各々が前記認証信号と比較可能な少なくとも
１つの登録認証信号を記憶する記憶部と、前記認証信号
抽出部が出力する前記認証信号と前記記憶部が記憶する
前記少なくとも１つの登録認証信号とを比較する比較部
と、前記認証信号抽出部が出力する前記認証信号と前記
記憶部が記憶する前記少なくとも１つの登録認証信号の
各々とを前記比較器に比較させ、いずれかの比較におけ
る一致性を判定する認証処理を、実行する制御部と、を
備える。
【００１３】第９の発明の装置では、第８の発明の認証
装置において、前記制御部が、前記認証処理と、前記認
証信号抽出部が出力する前記認証信号を前記少なくとも
１つの登録認証信号の１つとして前記記憶部へ記憶させ
る登録処理と、を選択的に実行する。
【００１４】第１０の発明の装置では、第８の発明の認
証装置において、前記制御部が、前記認証処理と、前記
認証信号抽出部が出力する前記認証信号を、前記記憶部
が記憶する前記少なくとも１つの登録認証信号の各々と
を前記比較器に比較させ、いずれの比較においても、一
致性が認められない場合に限って、前記認証信号を前記
記憶部へ記憶させる登録処理と、を選択的に実行する。
【００１５】第１１の発明の装置では、第８ないし第１
０のいずれかの発明の認証装置において、前記認証信号
抽出部が、前記半導体素子に対して、前記電気的ノイズ
を計測することにより、当該電気的ノイズの周波数スペ
クトルに依存する符号を生成し、前記認証信号として出
力する。
【００１６】第１２の発明の装置では、第１１の発明の
認証装置において、前記認証信号抽出部が、前記半導体
素子として複数の単位半導体素子を備えたものに対し
て、当該複数の単位半導体素子の各々の電気的ノイズを
計測することにより当該電気的ノイズの周波数スペクト
ルに依存する符号を得て、当該符号の組を前記認証信号
として出力する。
【００１７】第１３の発明の装置では、第１１または第
１２の発明の認証装置において、前記認証信号抽出部
が、前記符号として、複数の周波数に対応した前記周波
数スペクトルの値を表現する数値の組を生成する。
【００１８】第１４の発明のシステムは、認証システム
であって、第８ないし第１３のいずれかの発明の認証装
置が備える前記認証信号抽出部を有する端末と、前記端
末に通信回線を通じて接続され、第８ないし第１３のい
ずれかの発明の認証装置が備える前記記憶部、前記比較
部、および、前記制御部を有する事業者設備と、を備え
る。
【００１９】第１５の発明の装置は、ＩＣカードであっ
て、同一の半導体基板に作り込まれた集積回路と半導体
素子とを有する半導体装置と、前記半導体素子に接続さ
れた複数の端子を含み前記半導体装置と外部との接続を
可能にする端子群と、を備える。
【００２０】第１６の発明の装置は、第１５の発明のＩ
Ｃカードにおいて、前記半導体素子と前記複数の端子の
少なくとも１つとの間に介挿されたスイッチ素子を、さ
らに備え、前記端子群が、前記スイッチ素子を制御する
信号を中継する端子を、さらに含む。
【００２１】第１７の発明の装置では、第１６の発明の
ＩＣカードにおいて、前記半導体素子が、少なくとも１
つのMOSFETを有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】実施の形態の概要.トランジスタ
素子、抵抗素子、その他の半導体素子には、固有の電気
的ノイズが存在している。したがって、電気的ノイズの
周波数スペクトルは、半導体素子の個体ごとにばらつ
く。すなわち、多数の半導体素子が、同一の素子とし
て、同一設計の下で、同一の製造工程を通じて製造され
ても、半導体素子の個体ごとに、電気的ノイズの周波数
スペクトルは、異なったものとなる。
【００２３】本発明では、この事実にもとづいて、半導
体素子に固有の電気的ノイズの周波数スペクトルを、あ
たかも半導体素子に固有な「指紋」であるかのように、
認証信号として利用する。したがって、認証を実現する
ために、不揮発性メモリを形成する必要もなく、また、
認証信号を書き込む必要もなく、単に、同一の製造工程
を通じて、半導体素子を製造するだけで足りる。これに
より、低廉かつ簡便に、認証を行うことが可能となる。
また、認証以外を目的とした集積回路と並んで、認証用
の半導体素子を、同一の半導体基板の中に作り込むこと
も可能であり、それにより、さらに低廉化を図ることが
できる。
【００２４】実施の形態１．図１は、実施の形態による
認証方法を実現するための認証装置の構成を示すブロッ
ク図である。この認証装置は、認証信号抽出部２、認証
信号記憶部３、信号比較部４、結果表示部５、および、
制御部６を備えている。
【００２５】認証用半導体素子１は、例えば、ＩＣカー
ドに組み込まれており、認証信号抽出部２へ脱着自在に
接続することにより使用に供される。認証信号抽出部２
は、認証用半導体素子１に固有の電気的ノイズを計測す
ることにより、この電気的ノイズの周波数スペクトルに
依存する符号を生成し、認証信号として出力する。
【００２６】図２は、認証信号抽出部２の内部構成の一
例を示すブロック図である。認証信号抽出部２は、認証
用半導体素子１が脱着自在に接続される一組の端子２
０、認証用半導体素子１の電気的ノイズを計測する計測
部２１、計測された電気的ノイズをフーリエ変換するこ
とにより電気的ノイズの周波数スペクトルを得るフーリ
エ変換部２２、および、周波数スペクトルから符号を生
成し、認証信号として出力する符号化部２３を備えてい
る。
【００２７】計測部２１は、半導体素子１へ電圧を供給
する電圧源２１１、半導体素子１を流れる電流を検出す
るために電圧源２１１と一組の端子２０の一方との間に
介挿された抵抗素子２１２、および、抵抗素子２１２に
発生する電圧降下を検出する電圧計２１３を備えてい
る。電圧計２１３では、直流成分Ｖ０と、交流成分ｖ
（ｔ）とが検出されるが、後者の交流成分ｖ（ｔ）が、
半導体素子１の電気的ノイズを反映している。交流成分
ｖ（ｔ）として検出された電気的ノイズが、フーリエ変
換部２２によって、フーリエ変換されることにより、図
３のグラフに例示するような、電気的ノイズの周波数ス
ペクトルＳ（ｆ）が得られる。すでに述べたように、こ
の周波数スペクトルＳ（ｆ）は、半導体素子１の個体ご
とにばらつく。
【００２８】符号化部２３は、例えば、図示しないＡ／
Ｄ変換器を備えており、図３に例示するＮ（≧２）個の
周波数ｆ１〜ｆＮにおける周波数スペクトルの値Ｓ１〜
ＳＮを抽出し、それらの値を数値で表現するデジタル形
式の信号の組を、符号として生成する。以下では、これ
らを符号Ｓ１〜ＳＮと称する。
【００２９】図１に戻って、認証信号記憶部３は、認証
処理に先立って行われる登録処理を通じて、符号Ｓ１〜
ＳＮの組である認証信号を、登録認証信号として記録す
る。信号比較部４は、認証信号抽出部２が出力する認証
信号と、認証信号記憶部３が記憶する登録認証信号とを
比較し、それらの一致性を判定する。信号比較部２にお
ける比較の精度として、符号Ｓ１〜ＳＮの組のすべてに
おいて、一致するか否かを判定してもよいし、例えば、
符号Ｓ１〜ＳＮの組の各々の値において、±１の誤差範
囲内で近似するか否を判定してもよい。後者の判定を採
用することにより、計測上の誤差に由来する認証上の誤
りを回避することができる。本明細書における一致性と
は、いずれの場合をも含み、完全な一致に限定するもの
ではない。
【００３０】結果表示部５は、比較の結果を表示する。
制御部６は、外部からの指示、例えば、利用者の指示あ
るいは事業者の指示にもとづいて、登録処理と認証処理
とのいずれかを、選択的に実行するよう、認証信号抽出
部２、認証信号記憶部３、信号比較部４、および、結果
表示部５の動作を制御する。制御部６の動作について
は、図４および図５を引用しつつ、以下に詳細に説明す
る。
【００３１】図４は、登録処理の手順を示すフローチャ
ートである。登録処理が選択されると、制御部６は、こ
のフローチャートに沿った動作を実現するように、認証
装置の各部を制御する。登録処理が開始されると、利用
者により、認証用半導体素子１が認証信号抽出部２へ接
続される（ステップＳ１）。つぎに、認証信号抽出部２
によって、認証用半導体素子１の電気的ノイズが計測さ
れ、認証信号が出力される（ステップＳ２）。
【００３２】つづいて、認証信号記憶部３を検索するこ
とにより、すでに登録された認証信号、すなわち、登録
認証信号が存在するか否かが判定される（ステップＳ
３）。登録認証信号が存在すると判定されると、登録認
証信号の各々が、認証信号抽出部２が出力する認証信号
と、比較される（ステップＳ４）。そして、比較の結果
にもとづいて、いずれかの比較において、一致性が認め
られるか否か、すなわち、認証信号に一致する登録認証
信号が存在するか否かが判定される（ステップＳ５）。
【００３３】ステップＳ５で肯定的判定（Ｙｅｓ）が得
られると、認証信号が、新たな登録認証信号として認証
信号抽出部２へ記録されるとともに、登録された旨の表
示が結果表示部５によってなされる（ステップＳ６）。
逆に、否定的判定（Ｎｏ）が得られると、認証信号の認
証信号抽出部２への記録は行われず、登録できなかった
旨の表示が結果表示部５によってなされる（ステップＳ
７）。また、ステップＳ３で、登録認証信号が存在しな
いと判定された場合にも、ステップＳ６の処理が実行さ
れる。
【００３４】ステップＳ６またはＳ７の処理が終了する
と、利用者により、認証用半導体素子１が認証信号抽出
部２から取り外される（ステップＳ８）ことにより、登
録処理が完了する。以上のように、図４の登録処理で
は、新たな登録対象の認証信号と、既登録の認証信号と
の間で比較が行われることにより、同一の認証信号の二
重登録の回避が図られている。
【００３５】図５は、認証処理の手順を示すフローチャ
ートである。認証処理が選択されると、制御部６は、こ
のフローチャートに沿った動作を実現するように、認証
装置の各部を制御する。認証処理が開始されると、利用
者により、認証用半導体素子１が認証信号抽出部２へ接
続される（ステップＳ１１）。つぎに、認証信号抽出部
２によって、認証用半導体素子１の電気的ノイズが計測
され、認証信号が出力される（ステップＳ１２）。
【００３６】つづいて、認証信号記憶部３に記録される
登録認証信号の各々が、認証信号抽出部２が出力する認
証信号と、比較される（ステップＳ１３）。そして、比
較の結果にもとづいて、いずれかの比較において、一致
性が認められるか否か、すなわち、認証信号に一致する
登録認証信号が存在するか否かが判定される（ステップ
Ｓ１４）。
【００３７】ステップＳ１４で肯定的判定（Ｙｅｓ）が
得られると、認証信号が成功した旨の表示が、結果表示
部５によってなされる（ステップＳ１５）。逆に、否定
的判定（Ｎｏ）が得られると、認証が失敗した旨の表示
が結果表示部５によってなされる（ステップＳ１６）。
ステップＳ１５またはＳ１６の処理が終了すると、利用
者により、認証用半導体素子１が認証信号抽出部２から
取り外される（ステップＳ１７）ことにより、認証処理
が完了する。
【００３８】以上のように、図５の認証処理では、半導
体素子１の電気的ノイズの周波数スペクトルに依存した
認証信号（符号Ｓ１〜ＳＮ）を既登録の認証信号と比較
することによって、認証が遂行される。
【００３９】実施の形態２．図６は、実施の形態２によ
る認証方法を実現するための認証用半導体素子１の構成
を示す回路図である。この認証用半導体素子１は、MOSF
ETとして形成されている。MOSFETのドレイン電極Ｄおよ
びソース電極Ｓは、認証信号抽出部２の一組の端子２０
（図２）に脱着自在に接続される一組の端子１０へ接続
されている。また、ゲート電極Ｇはドレイン電極Ｄへ接
続されている。したがって、認証信号抽出部２によっ
て、端子１０へ電圧が印加されると、MOSFETはオン状態
となり、ドレイン電流が流れる。このドレイン電流に重
畳する電気的ノイズが、計測部２１（図２）によって、
計測される。
【００４０】MOSFETでは、ドレイン電流が、シリコン
（Ｓｉ）とシリコン酸化物（ＳｉＯ2）との界面に沿っ
て流れるため、界面あるいはシリコン酸化物の中に存在
する準位にキャリアが捕獲されたり、逆に準位からキャ
リアが放出されるという現象が引き起こされる。そのた
めに、MOSFETは、バイポーラトランジスタあるいはJFET
など、他の半導体素子に比べて、雑音が大きいという特
徴を持っている。準位の個数はゲート面積に比例するた
め、ゲート面積が小さくなると、準位の個数が減少し、
準位の個数の相対的な統計ゆらぎが増加する。そのため
に、ゲート面積の小さいMOSFETは、特に、雑音が大き
く、かつ雑音のばらつきも大きいという、認証用半導体
素子として望ましい特性を有する。
【００４１】図７〜図１２は、ゲート幅Ｗが１μｍで、
ゲート長Ｌが０．４μｍである同一のMOSFETとして、同
一の製造工程を通じて製造された６個のｎ型MOSFETの電
気的ノイズの周波数スペクトルを測定した結果を示すグ
ラフである。図７〜図１２が示すように、６個のMOSFET
の電気的ノイズは、すべて異なる周波数スペクトルを示
している。
【００４２】例えば、二つの周波数ｆ１＝１×１０3ｋ
Ｈｚ、および、ｆ２＝５×１０3ｋＨｚに対する周波数
スペクトルの値の組（Ｓ１，Ｓ２）は、図７〜図１２に
おいて、それぞれ、（１．２×１０4，２×１０2）、
（１．０×１０3，１．２×１０2）、（３×１０2，２
×１０2）、（２×１０2，８×１０0）、（１．７×１
０2，２×１０1）、（１×１０2，１×１０2）となる。
図７〜図１２の縦軸は、互いに共通する任意単位（Arbi
trary Unit）で表現されたものであるが、各グラフの下
端の値を仮に１×１０0（＝１）とし、上端の値を１×
１０5として、上記の（Ｓ１，Ｓ２）の値を表現してい
る。上記の（Ｓ１，Ｓ２）の値が示すように、わずか二
つの周波数に対する周波数スペクトルの値の組ですら、
MOSFETの個体ごとに大きくばらつくことが理解される。
【００４３】実施の形態３．図１３は、実施の形態３に
よる認証方法を実現するための認証用半導体素子１およ
び認証信号抽出部２の構成を示すブロック図である。こ
の認証用半導体素子１は、Ｍ（≧２）個の単位半導体素
子１1〜１Mを備えており、それぞれはＭ組の端子１０1
〜１０Mに接続されている。単位半導体素子１1〜１Mの
各々は、例えば、図６が示すMOSFETとして構成されてい
る。
【００４４】認証信号抽出部２に備わる計測部２１は、
単位半導体素子１1〜１Mの各々に対して、電気的ノイズ
の計測を実行する。そのためには、計測部２１は、図示
しないセレクタを備え、単位半導体素子１1〜１Mを１つ
ずつ順に計測の対象としてもよく、電圧源２１１、抵抗
素子２１２、および、電圧計２１３の組を、Ｍ組備える
ことにより、単位半導体素子１1〜１Mのすべてに対し
て、同時に計測を実行しても良い。
【００４５】フーリエ変換部２２は、単位半導体素子１
1〜１Mについて検出されたＭ個の電気的ノイズに対し
て、個別にフーリエ変換を行う。これにより、Ｍ個の周
波数スペクトルが得られる。符号化部２３は、Ｍ個の周
波数スペクトルの各々について、Ｎ（≧２）個の周波数
ｆ１〜ｆＮに対応した値を抽出する。それにより、Ｍ×
Ｎ個の符号Ｓ１１〜ＳＮ１；Ｓ１２〜ＳＮ２；・・・；
Ｓ１Ｍ〜ＳＮＭの組が、認証信号として出力される。
【００４６】以上のように、複数の単位半導体素子の電
気的ノイズの周波数スペクトルが、認証信号として利用
されるので、認証用半導体素子１が異なるにも関わら
ず、同一の認証信号が得られる可能性を低減することが
できる。すなわち、認証を必要とする利用者の幅を、さ
らに拡大することが可能となる。
【００４７】実施の形態４．図１４は、実施の形態４に
よるＩＣカードの構成を示すブロック図である。このＩ
Ｃカード８は、半導体装置８１および端子群８２を備え
ている。半導体装置８１は、認証以外の目的で形成され
た集積回路８３と認証用半導体素子１とを有している。
これらの集積回路８３と認証用半導体素子１とは、同一
の半導体基板に作り込まれている。言い換えると、認証
用半導体素子１は、単一の半導体基板に作り込まれた集
積回路の一部として形成されている。それにより、認証
用半導体素子１を、ほどんど無視できるほどの製造コス
トで形成することができる。
【００４８】図１４の例では、認証用半導体素子１は、
MOSFETとして形成されている。したがって、例えば、ゲ
ートアレイとして形成された集積回路の一部のMOSFET
が、認証用半導体素子１として利用され、残りの主要部
が集積回路８３として利用されてもよい。
【００４９】端子群８２は、半導体装置８１に接続され
ており、半導体装置８１と外部とを中継する機能を果た
す。端子群８２には、認証用半導体素子１に接続され、
認証信号抽出部２（図１、図２）との接続を可能にする
端子１０が含まれている。
【００５０】より好ましくは、図１４が示すように、半
導体装置８１が、スイッチ素子８４をさらに備え、この
スイッチ素子８４をオン・オフさせるように制御する信
号を中継する端子８５が、端子群８２の一部として備わ
ってもよい。それにより、認証用半導体素子１を、静電
気その他から保護し、そのノイズ特性を安定させること
ができる。
【００５１】端子８５も端子１０とともに、認証信号抽
出部２との接続が可能である。この場合には、認証信号
抽出部２は、制御部６（図１）の制御にもとづいて、半
導体素子１の電気的ノイズの計測を行う期間にわたっ
て、スイッチ素子８４をオンするように、端子８５へ制
御信号を送出する。
【００５２】実施の形態５．図１５は、実施の形態５に
よる認証システムの構成を示すブロック図である。この
システムでは、認証信号抽出部２は、利用者端末９１に
組み込まれ、認証信号記憶部３、信号比較部４、結果表
示部５、および、制御部６は、事業者設備９２へ組み込
まれている。そして、利用者端末９１と事業者設備９２
とは、通信回線Ｌを通じて接続されている。通信回線Ｌ
として、例えば、公衆電話回線、専用回線、インタネッ
トなどが利用可能である。
【００５３】この認証システムを用いることにより、利
用者は、事業者から遠く離れた地にありながら、認証を
受けるとともに、事業者が提供するサービスを享受する
ことが可能となる。１つの事業者設備９２に接続される
利用者端末９１は、１箇所だけでなく、複数箇所に設置
してもよく、それによって、より幅広い地域の利用者
に、便宜を図ることが可能となる。
【００５４】変形例． (1) 図２には、認証信号抽出部２が、計測部２１、フー
リエ変換部２２、および、符号化部２３を備える例を示
したが、認証信号抽出部２の形態は、この例に限られな
い。例えば、計測部２１で計測された電気的ノイズを、
帯域フィルタを通過させることにより、特定の周波数ｆ
１〜ｆＮにおける電気的ノイズを抽出し、これらをＡ／
Ｄ変換器でデジタル化することにより、符号Ｓ１〜ＳＮ
を得ることも可能である。また、図３の曲線をあたかも
画像として扱い、画像信号に変換することによって、符
号を得ることも可能である。いずれの形態においても、
半導体素子に固有の電気的ノイズの周波数スペクトルに
依存する符号が得られることに変わりはない。
【００５５】(2) 上記の各実施の形態では、認証信号記
憶部３には、認証信号抽出部２で得られた認証信号が登
録認証信号として記録されたが、外部から登録認証信号
を入力することにより、記録が行われても良い。例え
ば、認証信号抽出部２と同一に構成された別の装置を用
いて、認証信号が抽出され、そのデータが、事業者へ送
付され、事業者は送付されたデータである認証信号を、
認証信号抽出部２を通すことなく、直接に、認証信号記
憶部３へ記録するという形態も採り得る。
【００５６】
【発明の効果】第１の発明の認証方法では、半導体素子
の電気的ノイズが各素子ごとに固有であるので、これに
もとづいて得られる認証信号も、各素子に固有となる。
このため、認証を実現するために、不揮発性メモリを形
成する必要もなく、また、認証信号を書き込む必要もな
く、単に、同一の製造工程を通じて、半導体素子を製造
するだけで足りる。したがって、低廉かつ簡便に、認証
を行うことが可能となる。
【００５７】第２の発明の認証方法では、既に認証信号
を求めた半導体素子を、他のそれと区別して認証するこ
とができる。
【００５８】第３の発明の認証方法では、あらたに登録
を意図する認証信号に一致する既登録の認証信号が存在
しない場合に限って、認証信号の登録が行われるので、
二重登録を防止することができる。
【００５９】第４の発明の認証方法では、半導体素子に
固有のノイズを反映して、半導体素子の個体ごとにばら
つく符号が、認証信号として得られる。
【００６０】第５の発明の認証方法では、複数の単位半
導体素子の周波数スペクトルに依存した符号が認証信号
として得られるので、半導体素子が異なるにも関わら
ず、同一の認証信号が得られる可能性を低減することが
できる。それにより、認証を必要とする利用者の幅を、
さらに拡大することが可能となる。
【００６１】第６の発明の認証方法では、認証信号とし
て、複数の周波数に対応した周波数スペクトルの値を表
現する数値の組が得られるので、簡単な回路を用いるこ
とによって、認証信号を生成することができる。
【００６２】第７の発明の認証方法では、認証信号の抽
出の対象とされる半導体素子がMOSFETを有するので、個
体間のばらつきの大きい認証信号を得ることができる。
【００６３】第８の発明の認証装置では、半導体素子の
電気的ノイズが各素子ごとに固有であるので、これにも
とづいて得られる認証信号も、各素子に固有となる。こ
のため、認証を実現するために、不揮発性メモリを形成
する必要もなく、また、認証信号を書き込む必要もな
く、単に、同一の製造工程を通じて、半導体素子を製造
するだけで足りる。したがって、低廉かつ簡便に、認証
を行うことが可能となる。
【００６４】第９の発明の認証装置では、既に認証信号
を求めた半導体素子を、他のそれと区別して認証するこ
とができる。
【００６５】第１０の発明の認証装置では、あらたに登
録を意図する認証信号に一致する既登録の認証信号が存
在しない場合に限って、認証信号の登録が行われるの
で、二重登録を防止することができる。
【００６６】第１１の発明の認証装置では、半導体素子
に固有のノイズを反映して、半導体素子の個体ごとにば
らつく符号が、認証信号として得られる。
【００６７】第１２の発明の認証装置では、複数の単位
半導体素子の周波数スペクトルに依存した符号が認証信
号として得られるので、半導体素子が異なるにも関わら
ず、同一の認証信号が得られる可能性を低減することが
できる。それにより、認証を必要とする利用者の幅を、
さらに拡大することが可能となる。
【００６８】第１３の発明の認証装置では、認証信号と
して、複数の周波数に対応した周波数スペクトルの値を
表現する数値の組が得られるので、認証信号抽出部を簡
単な回路で構成することができる。
【００６９】第１４の発明の認証システムでは、半導体
素子の電気的ノイズが各素子ごとに固有であるので、こ
れにもとづいて得られる認証信号も、各素子に固有とな
る。このため、認証を実現するために、不揮発性メモリ
を形成する必要もなく、また、認証信号を書き込む必要
もなく、単に、同一の製造工程を通じて、半導体素子を
製造するだけで足りる。したがって、低廉かつ簡便に、
認証を行うことが可能となる。また、通信回線を通じて
端末と事業者設備とが接続されているので、利用者は、
事業者から遠く離れた地にありながら、認証を受けると
ともに、事業者が提供するサービスを享受することが可
能となる。
【００７０】第１５の発明のＩＣカードでは、認証用の
半導体素子が、集積回路と並んで、同一の半導体基板の
中に作り込まれているので、認証用の半導体素子を形成
するコストを低廉化することができる。
【００７１】第１６の発明のＩＣカードでは、スイッチ
素子が備わり、端子を通じてスイッチ素子を制御できる
ので、認証用の半導体素子を、静電気その他から保護す
ることができ、それにより、ノイズ特性を安定させるこ
とができる。
【００７２】第１７の発明のＩＣカードでは、認証用の
半導体素子が、MOSFETを有するので、個体間でばらつき
の大きい認証信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の方法に適した装置のブロック
図である。
【図２】 図１の認証信号抽出部の内部ブロック図であ
る。
【図３】 図２のフーリエ変換部の出力信号の例を示す
グラフである。
【図４】 実施の形態１の方法の手順を示すフローチャ
ートである。
【図５】 実施の形態１の方法の手順を示すフローチャ
ートである。
【図６】 実施の形態２の方法に適した認証用半導体素
子の回路図である。
【図７】 図６のMOSFETの周波数スペクトルの例を示す
グラフである。
【図８】 図６のMOSFETの周波数スペクトルの例を示す
グラフである。
【図９】 図６のMOSFETの周波数スペクトルの例を示す
グラフである。
【図１０】 図６のMOSFETの周波数スペクトルの例を示
すグラフである。
【図１１】 図６のMOSFETの周波数スペクトルの例を示
すグラフである。
【図１２】 図６のMOSFETの周波数スペクトルの例を示
すグラフである。
【図１３】 実施の形態３の方法に適した認証用半導体
素子および認証信号抽出部の内部ブロック図である。
【図１４】 実施の形態４によるＩＣカードのブロック
図である。
【図１５】 実施の形態５による認証システムのブロッ
ク図である。
【符号の説明】
１ 認証用半導体素子（半導体素子）、２ 認証信号抽
出部、３ 認証信号記憶部（記憶部）、４ 信号比較部
（比較部）、６ 制御部、８ ＩＣカード、１０ 端
子、８１ 半導体装置、８２ 端子群、８３ 集積回
路、８４ スイッチ素子、８５ 端子、９１ 利用者端
末（端末）、９２ 事業者設備、Ｌ 通信回線、Ｓ
（ｆ） 周波数スペクトル、Ｓ１〜ＳＮ 符号（認証信
号）、Ｓ１１〜ＳＮ１；Ｓ１２〜ＳＮ２；・・・；Ｓ１
Ｍ〜ＳＮＭ 符号（認証信号）、ｖ（ｔ）電気的ノイ
ズ。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 (a) 半導体素子の電気的ノイズにもとづ
    いて認証信号を得る工程と、 (b) 前記工程(a) で得られた前記認証信号と、少なくと
    も１つの登録認証信号の各々とを比較し、いずれかの比
    較における一致性を判定する工程と、 を備える認証方法。
  2. 【請求項２】 (c) 前記認証信号を、前記少なくとも１
    つの登録認証信号の１つとして記録する工程を、さらに
    備える、請求項１に記載の認証方法。
  3. 【請求項３】 前記工程(b) が、 (b-1) 前記少なくとも１つの登録認証信号が存在するか
    否かを判定する工程と、 (b-2) 前記工程(b-1) で肯定的判定が得られたときに、
    前記少なくとも１つの登録認証信号の各々と、前記認証
    信号とを比較し、いずれかの比較における、一致性を判
    定する工程と、を備え、 前記工程(c) においては、前記工程(b-1) で否定的判定
    が得られるか、または、前記工程(b-2) で否定的な判定
    が得られたときに限って、前記認証信号を、前記少なく
    とも１つの登録認証信号の１つとして記録する、請求項
    ２に記載の認証方法。
  4. 【請求項４】 前記工程(a) が、 (a-1) 前記半導体素子に対して、前記電気的ノイズを計
    測することにより、当該電気的ノイズの周波数スペクト
    ルに依存する符号を、前記認証信号として得る工程、 を備える、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の
    認証方法。
  5. 【請求項５】 前記半導体素子が複数の単位半導体素子
    を備えており、 前記工程(a-1) が、 (a-1-1) 前記複数の単位半導体素子の各々に対して、そ
    の電気的ノイズを計測することにより、当該電気的ノイ
    ズの周波数スペクトルに依存する符号を得て、 当該符号の組を前記認証信号とする工程、 を備える、請求項４に記載の認証方法。
  6. 【請求項６】 前記工程(a) において、 前記符号として、複数の周波数に対応した前記周波数ス
    ペクトルの値を表現する数値の組が得られる、請求項４
    または請求項５に記載の認証方法。
  7. 【請求項７】 前記半導体素子が、少なくとも１つのMO
    SFETを有する、請求項１ないし請求項６のいずれかに記
    載の認証方法。
  8. 【請求項８】 脱着自在に接続される半導体素子に対し
    て、その電気的ノイズにもとづいて認証信号を生成し出
    力する認証信号抽出部と、 各々が前記認証信号と比較可能な少なくとも１つの登録
    認証信号を記憶する記憶部と、 前記認証信号抽出部が出力する前記認証信号と前記記憶
    部が記憶する前記少なくとも１つの登録認証信号とを比
    較する比較部と、 前記認証信号抽出部が出力する前記認証信号と前記記憶
    部が記憶する前記少なくとも１つの登録認証信号の各々
    とを前記比較器に比較させ、いずれかの比較における一
    致性を判定する認証処理を、実行する制御部と、 を備える認証装置。
  9. 【請求項９】 前記制御部は、前記認証処理と、前記認
    証信号抽出部が出力する前記認証信号を前記少なくとも
    １つの登録認証信号の１つとして前記記憶部へ記憶させ
    る登録処理と、を選択的に実行する、請求項８に記載の
    認証装置。
  10. 【請求項１０】 前記制御部は、前記認証処理と、 前記認証信号抽出部が出力する前記認証信号を、前記記
    憶部が記憶する前記少なくとも１つの登録認証信号の各
    々とを前記比較器に比較させ、いずれの比較において
    も、一致性が認められない場合に限って、前記認証信号
    を前記記憶部へ記憶させる登録処理と、 を選択的に実行する、請求項８に記載の認証装置。
  11. 【請求項１１】 前記認証信号抽出部が、前記半導体素
    子に対して、前記電気的ノイズを計測することにより、
    当該電気的ノイズの周波数スペクトルに依存する符号を
    生成し、前記認証信号として出力する、請求項８ないし
    請求項１０のいずれかに記載の認証装置。
  12. 【請求項１２】 前記認証信号抽出部が、前記半導体素
    子として複数の単位半導体素子を備えたものに対して、
    当該複数の単位半導体素子の各々の電気的ノイズを計測
    することにより当該電気的ノイズの周波数スペクトルに
    依存する符号を得て、当該符号の組を前記認証信号とし
    て出力する、請求項１１に記載の認証装置。
  13. 【請求項１３】 前記認証信号抽出部が、前記符号とし
    て、複数の周波数に対応した前記周波数スペクトルの値
    を表現する数値の組を生成する、請求項１１または請求
    項１２に記載の認証装置。
  14. 【請求項１４】 請求項８ないし請求項１３いずれかに
    記載の認証装置が備える前記認証信号抽出部を有する端
    末と、 前記端末に通信回線を通じて接続され、請求項８ないし
    請求項１３いずれかに記載の認証装置が備える前記記憶
    部、前記比較部、および、前記制御部を有する事業者設
    備と、 を備える認証システム。
  15. 【請求項１５】 同一の半導体基板に作り込まれた集積
    回路と半導体素子とを有する半導体装置と、 前記半導体素子に接続された複数の端子を含み前記半導
    体装置と外部との接続を可能にする端子群と、 を備えるＩＣカード。
  16. 【請求項１６】 前記半導体素子と前記複数の端子の少
    なくとも１つとの間に介挿されたスイッチ素子を、さら
    に備え、 前記端子群は、前記スイッチ素子を制御する信号を中継
    する端子を、さらに含む、請求項１５に記載のＩＣカー
    ド。
  17. 【請求項１７】 前記半導体素子が、少なくとも１つの
    MOSFETを有する、請求項１６に記載のＩＣカード。
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