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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Kenichiro Sonoda
賢一郎 園田
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Mitsubishi Electric Corp
三菱電機株式会社
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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=1×103
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
2,2×101)、(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
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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