JP2003196081A - 真性乱数発生チップの迅速検定方法 - Google Patents
真性乱数発生チップの迅速検定方法Info
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- JP2003196081A JP2003196081A JP2002085549A JP2002085549A JP2003196081A JP 2003196081 A JP2003196081 A JP 2003196081A JP 2002085549 A JP2002085549 A JP 2002085549A JP 2002085549 A JP2002085549 A JP 2002085549A JP 2003196081 A JP2003196081 A JP 2003196081A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 真性乱数発生チップの良品、不良品を迅速に
検定する方法及び当該検定方法を行う回路を組み込んだ
自己検定型半導体チップを提供する。 【解決手段】 真性乱数を発生する乱数発生素子を組み
込んだ半導体チップにおいて、乱数発生素子から発生す
る信号に基づく、任意のビット数の乱数を発生させ、所
定の時間内に一定量のサンプルデータをとって、イ）各
数値の発生頻度を調べ、出現した各数値の個数をカウン
トし、予め定めた個数を超える発生頻度のもの 又は
ロ）各数値の発生頻度を調べ、１回も出現しなかった数
値の個数をカウントし、予め定めた個数を超える発生頻
度のものを不良品と検定する真性乱数発生チップの迅速
検定方法及び当該検定方法を行う回路を、チップ内に組
み込んで行う自己検定型真性乱数発生チップ。
検定する方法及び当該検定方法を行う回路を組み込んだ
自己検定型半導体チップを提供する。 【解決手段】 真性乱数を発生する乱数発生素子を組み
込んだ半導体チップにおいて、乱数発生素子から発生す
る信号に基づく、任意のビット数の乱数を発生させ、所
定の時間内に一定量のサンプルデータをとって、イ）各
数値の発生頻度を調べ、出現した各数値の個数をカウン
トし、予め定めた個数を超える発生頻度のもの 又は
ロ）各数値の発生頻度を調べ、１回も出現しなかった数
値の個数をカウントし、予め定めた個数を超える発生頻
度のものを不良品と検定する真性乱数発生チップの迅速
検定方法及び当該検定方法を行う回路を、チップ内に組
み込んで行う自己検定型真性乱数発生チップ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、乱数発生半導体チ
ップを製造する工場において、製造した乱数発生半導体
チップが所定の性能を持つものであるかどうかを検定す
る方法及び検定機能を組み込んだ真性乱数発生チップに
関する。より詳しくは、発生した乱数が真性乱数である
かどうかを、その分布を調べることにより判定する方
法、及び当該判定方法を行う回路をチップ内に組み込ん
だ自己検定型真性乱数発生チップに関する。
ップを製造する工場において、製造した乱数発生半導体
チップが所定の性能を持つものであるかどうかを検定す
る方法及び検定機能を組み込んだ真性乱数発生チップに
関する。より詳しくは、発生した乱数が真性乱数である
かどうかを、その分布を調べることにより判定する方
法、及び当該判定方法を行う回路をチップ内に組み込ん
だ自己検定型真性乱数発生チップに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の乱数発生装置において乱数が真性
乱数であるかどうかについては、乱数発生装置から出て
くる乱数を大量に集めて、大型コンピュータにかけて解
析を行うことにより行われていた。
乱数であるかどうかについては、乱数発生装置から出て
くる乱数を大量に集めて、大型コンピュータにかけて解
析を行うことにより行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者によ
り初めて作り出された熱雑音による真性乱数を発生させ
る装置は、半導体チップに乗せることが出来るほど小型
であり、その用途が多いため、大量生産した多数の半導
体チップを短時間で真性乱数を発生しているかどうかを
見分けることが要求されている。従来の方法は正確では
あるけれど、時間がかかりすぎる欠点があった。本発明
は、真性乱数を発生する乱数発生装置において、真性乱
数を発生しているかどうかを短時間で見分ける方法及び
当該判定方法を行う回路をチップ内に組み込んだ自己検
定型真性乱数発生チップを提供する。
り初めて作り出された熱雑音による真性乱数を発生させ
る装置は、半導体チップに乗せることが出来るほど小型
であり、その用途が多いため、大量生産した多数の半導
体チップを短時間で真性乱数を発生しているかどうかを
見分けることが要求されている。従来の方法は正確では
あるけれど、時間がかかりすぎる欠点があった。本発明
は、真性乱数を発生する乱数発生装置において、真性乱
数を発生しているかどうかを短時間で見分ける方法及び
当該判定方法を行う回路をチップ内に組み込んだ自己検
定型真性乱数発生チップを提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、真性乱数を発
生させる装置から発生する信号を、それぞれ必要なビッ
ト数の乱数に置き換え、２１０〜２１４程度の乱数を１
〜数秒程度の短時間に発生させ、その乱数を分析し、個
々に発生した乱数が何回出現したか又は全く出現しない
乱数があるかどうかを調べて次のものを不良品として廃
棄する。 イ） 検定する半導体チップの乱数サンプルデータを検
定に費やしても良い時間内に一定量のサンプルデータを
とって、各数値の発生頻度を調べ、予め定めた個数を超
える発生頻度のものを不良品と検定する。 ロ） 検定する半導体チップの乱数サンプルデータを検
定に費やしても良い時間内に一定量のサンプルデータを
とって、各数値の発生頻度を調べ、１回も出現しなかっ
た数値の個数をカウントし、予め定めた個数を超える発
生頻度のものを不良品と検定する。また、当該検定方法
を行う回路をチップ内に組み込んだ自己検定型真性乱数
発生チップとしてこの検定方法を具体化することが出来
る。
生させる装置から発生する信号を、それぞれ必要なビッ
ト数の乱数に置き換え、２１０〜２１４程度の乱数を１
〜数秒程度の短時間に発生させ、その乱数を分析し、個
々に発生した乱数が何回出現したか又は全く出現しない
乱数があるかどうかを調べて次のものを不良品として廃
棄する。 イ） 検定する半導体チップの乱数サンプルデータを検
定に費やしても良い時間内に一定量のサンプルデータを
とって、各数値の発生頻度を調べ、予め定めた個数を超
える発生頻度のものを不良品と検定する。 ロ） 検定する半導体チップの乱数サンプルデータを検
定に費やしても良い時間内に一定量のサンプルデータを
とって、各数値の発生頻度を調べ、１回も出現しなかっ
た数値の個数をカウントし、予め定めた個数を超える発
生頻度のものを不良品と検定する。また、当該検定方法
を行う回路をチップ内に組み込んだ自己検定型真性乱数
発生チップとしてこの検定方法を具体化することが出来
る。
【０００５】本発明の方法によれば、所謂少数例の統計
処理であるが、結果的にポアソン分布から外れたものを
除去することにより、短時間で真性乱数発生チップの検
定することが出来、以下に述べるように、正常品を捨て
てしまう場合もあり得るが、残ったものは真性乱数を発
生するものと考えられ、有効な検定方法となるものであ
る。
処理であるが、結果的にポアソン分布から外れたものを
除去することにより、短時間で真性乱数発生チップの検
定することが出来、以下に述べるように、正常品を捨て
てしまう場合もあり得るが、残ったものは真性乱数を発
生するものと考えられ、有効な検定方法となるものであ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明において用いる真性乱数発
生素子は、真性乱数を発生させるものであればどのよう
なものであってもかまわない。真性乱数発生素子は、例
えば放射性元素の崩壊の過程で発生するアルファー粒子
やベータ線などに基づく真性乱数発生素子でも良いが、
放射線の管理や環境に影響が出るので、本発明者が開発
した熱雑音に基づく真性乱数発生素子、例えば特許願平
成１１−３１１７８５に記載された真性乱数発生チップ
などが、取り扱い上都合が良い。
生素子は、真性乱数を発生させるものであればどのよう
なものであってもかまわない。真性乱数発生素子は、例
えば放射性元素の崩壊の過程で発生するアルファー粒子
やベータ線などに基づく真性乱数発生素子でも良いが、
放射線の管理や環境に影響が出るので、本発明者が開発
した熱雑音に基づく真性乱数発生素子、例えば特許願平
成１１−３１１７８５に記載された真性乱数発生チップ
などが、取り扱い上都合が良い。
【０００７】熱雑音に基づく真性乱数発生のメカニズム
は、電圧を付加しない状態の抵抗体やダイオード等の熱
雑音発生から発生する雑音が、そこに電圧を付加しない
ゆえに周波数ｆに逆比例する１／ｆ雑音（ゆらぎ）を含
まない純粋の熱雑音であって、この純粋な熱雑音は、完
全にランダムであることに基づく。この熱雑音発生素子
を増幅器で増幅して、ランダムなアナログパルス信号と
し、このアナログパルス信号を矩形波として取り出し、
ｎビットカウンタを用いてパルス信号とパルス信号との
時間を計測し、ｎビットカウンタの計測値を乱数（真性
乱数と考えられる）として出力するものである。
は、電圧を付加しない状態の抵抗体やダイオード等の熱
雑音発生から発生する雑音が、そこに電圧を付加しない
ゆえに周波数ｆに逆比例する１／ｆ雑音（ゆらぎ）を含
まない純粋の熱雑音であって、この純粋な熱雑音は、完
全にランダムであることに基づく。この熱雑音発生素子
を増幅器で増幅して、ランダムなアナログパルス信号と
し、このアナログパルス信号を矩形波として取り出し、
ｎビットカウンタを用いてパルス信号とパルス信号との
時間を計測し、ｎビットカウンタの計測値を乱数（真性
乱数と考えられる）として出力するものである。
【０００８】一例を示すと、図１の熱雑音による真性乱
数発生装置が考えられる。この例では真性乱数発生装置
は、抵抗体、導体、半導体素子やダイオード等の熱雑音
発生素子２とこれに接続された前置増幅器３及び主増幅
器４と、増幅されたアナログパルスの波高値を閾値で選
択する波高弁別器５と、パルスを矩形波に整形する波形
整形器６と、前の矩形波と次の矩形波の立ち上がりまで
の時間を計測するためのクロックパルスを発生する時計
パルス発生器８と、時計パルス発生器８から供給される
パルスに従いｎビット（ｎは整数）単位でパルスを計測
する時計計測器７と、時計計測器７の計測値を読み取る
乱数発生器９と、乱数発生器９の乱数値を格納する乱数
貯蔵器とコントローラ１０で構成することが出来る。こ
の時、図２に示すように、熱雑音素子の抵抗値Ｒｓ、増
幅回路の抵抗Ｒｏ、Ｒｆとすると、増幅回路の利得はＲ
ｆ／Ｒｏとなり、熱雑音素子の抵抗値Ｒｓの熱雑音によ
る起電力をＲｆ／Ｒｏ倍に増幅してランダムパルス信号
を生成する。しかしこのとき、熱雑音素子の雑音が、増
幅回路からの影響を無視できるようにするための条件は
すなわち真性乱数を取り出すための条件は、増幅回路か
らの雑音は１／ｆ雑音およびその他の雑音を含んでいる
ことから、抵抗値Ｒｆよりも熱雑音発生素子の抵抗値Ｒ
ｓが小さいものを選ぶことが必要であることが判ってい
る。
数発生装置が考えられる。この例では真性乱数発生装置
は、抵抗体、導体、半導体素子やダイオード等の熱雑音
発生素子２とこれに接続された前置増幅器３及び主増幅
器４と、増幅されたアナログパルスの波高値を閾値で選
択する波高弁別器５と、パルスを矩形波に整形する波形
整形器６と、前の矩形波と次の矩形波の立ち上がりまで
の時間を計測するためのクロックパルスを発生する時計
パルス発生器８と、時計パルス発生器８から供給される
パルスに従いｎビット（ｎは整数）単位でパルスを計測
する時計計測器７と、時計計測器７の計測値を読み取る
乱数発生器９と、乱数発生器９の乱数値を格納する乱数
貯蔵器とコントローラ１０で構成することが出来る。こ
の時、図２に示すように、熱雑音素子の抵抗値Ｒｓ、増
幅回路の抵抗Ｒｏ、Ｒｆとすると、増幅回路の利得はＲ
ｆ／Ｒｏとなり、熱雑音素子の抵抗値Ｒｓの熱雑音によ
る起電力をＲｆ／Ｒｏ倍に増幅してランダムパルス信号
を生成する。しかしこのとき、熱雑音素子の雑音が、増
幅回路からの影響を無視できるようにするための条件は
すなわち真性乱数を取り出すための条件は、増幅回路か
らの雑音は１／ｆ雑音およびその他の雑音を含んでいる
ことから、抵抗値Ｒｆよりも熱雑音発生素子の抵抗値Ｒ
ｓが小さいものを選ぶことが必要であることが判ってい
る。
【０００９】また、本発明の検定方法を行う回問えば路
をチップ内に組み込んだ自己検定型真性乱数発生チップ
としてこの検定方法を具体化することが出来る。乱数発
生素子から発生する信号に基づく、任意のビット数の乱
数を発生させ、所定の時間内に一定量のサンプルデータ
をとって、イ）各数値の発生頻度を調べ、出現した各数
値の個数をカウントし、予め定めた個数を超える発生頻
度のものを調べるのは、例えば、図８に示すフローチャ
ートのように、カウンタリセット後、０〜２５５までの
乱数（８ビット）に対応する各カウンタのうち、取得し
た乱数値に対応するカウンタをインクリメントする。オ
ーバーフローしないともう一度やりなおす。オーバーフ
ローした１０２４個のカウンタインクリメントのうち、
０〜２５５までの乱数（８ビット）のカウンタ値の最大
値をサーチし、その値が１９以下のものについては検査
を終了し、その値が１９を超えたものはＮＧ信号を発生
させる。同様に、ロ）各数値の発生頻度を調べ、１回も
出現しなかった数値の個数をカウントし、予め定めた個
数を超える発生頻度のものを調べるのは、例えば、図９
に示すフローチャートのように、カウンタリセット後、
０〜２５５までの乱数（８ビット）に対応する各カウン
タのうち、取得した乱数値に対応するカウンタをインク
リメントする。オーバーフローしないともう一度やりな
おす。オーバーフローした１０２４個のカウンタインク
リメントのうち、０〜２５５までの乱数（８ビット）の
カウンタ値の０のものをサーチし、その値が１５以下の
ものについては検査を終了し、その値が１５を超えたも
のはＮＧ信号を発生させる。
をチップ内に組み込んだ自己検定型真性乱数発生チップ
としてこの検定方法を具体化することが出来る。乱数発
生素子から発生する信号に基づく、任意のビット数の乱
数を発生させ、所定の時間内に一定量のサンプルデータ
をとって、イ）各数値の発生頻度を調べ、出現した各数
値の個数をカウントし、予め定めた個数を超える発生頻
度のものを調べるのは、例えば、図８に示すフローチャ
ートのように、カウンタリセット後、０〜２５５までの
乱数（８ビット）に対応する各カウンタのうち、取得し
た乱数値に対応するカウンタをインクリメントする。オ
ーバーフローしないともう一度やりなおす。オーバーフ
ローした１０２４個のカウンタインクリメントのうち、
０〜２５５までの乱数（８ビット）のカウンタ値の最大
値をサーチし、その値が１９以下のものについては検査
を終了し、その値が１９を超えたものはＮＧ信号を発生
させる。同様に、ロ）各数値の発生頻度を調べ、１回も
出現しなかった数値の個数をカウントし、予め定めた個
数を超える発生頻度のものを調べるのは、例えば、図９
に示すフローチャートのように、カウンタリセット後、
０〜２５５までの乱数（８ビット）に対応する各カウン
タのうち、取得した乱数値に対応するカウンタをインク
リメントする。オーバーフローしないともう一度やりな
おす。オーバーフローした１０２４個のカウンタインク
リメントのうち、０〜２５５までの乱数（８ビット）の
カウンタ値の０のものをサーチし、その値が１５以下の
ものについては検査を終了し、その値が１５を超えたも
のはＮＧ信号を発生させる。
【００１０】さらに、この検査回路に図１０に示すフロ
ーチャートのような検査方法を加えることが出来る。す
なわち、半導体チップに不正を行った場合には、不正が
行われたことを検知し、知らせるための自己防衛のため
の検査回路を加えても良い。半導体チップに不正が行わ
れるのは、高い波高値の電流が用いられるので、一定値
以上の波高値の電流が流れると、その時点でＮＧ信号を
発生させる。
ーチャートのような検査方法を加えることが出来る。す
なわち、半導体チップに不正を行った場合には、不正が
行われたことを検知し、知らせるための自己防衛のため
の検査回路を加えても良い。半導体チップに不正が行わ
れるのは、高い波高値の電流が用いられるので、一定値
以上の波高値の電流が流れると、その時点でＮＧ信号を
発生させる。
【００１１】ＮＧ信号は、図１１に示すように、検査方
法１と検査方法２のどちらか一方がＮＧ信号を発すれ
ば、その半導体チップは不良品と判定される。さらに、
検査方法３を加えて、検査方法１〜検査方法３のいずれ
かひとつがＮＧ信号を発すれば、その半導体チップは不
良品と判定される。
法１と検査方法２のどちらか一方がＮＧ信号を発すれ
ば、その半導体チップは不良品と判定される。さらに、
検査方法３を加えて、検査方法１〜検査方法３のいずれ
かひとつがＮＧ信号を発すれば、その半導体チップは不
良品と判定される。
【００１２】本発明の実施の形態をまとめると、以下の
とおりである。 （１）真性乱数を発生する乱数発生素子を組み込んだ半
導体チップにおいて、乱数発生素子から発生する信号に
基づく、任意のビット数の乱数を発生させ、所定の時間
内に一定量のサンプルデータをとって、 イ）各数値の発生頻度を調べ、出現した各数値の個数を
カウントし、予め定めた個数を超える発生頻度のもの
又は ロ）各数値の発生頻度を調べ、１回も出現しなかった数
値の個数をカウントし、予め定めた個数を超える発生頻
度のものを不良品と検定する真性乱数発生チップの迅速
検定方法。 （２）任意のビット数が、８ビット〜１２ビットであ
り、所定の時間が１秒〜数秒であり、一定量のサンプル
データが２１０〜２１４であり、ある数（横軸の閾値）
を決める上記１記載の真性乱数発生チップの迅速検定方
法。 （３）イ）における予め定めた個数が、１０２４個のサ
ンプルデータ当たり１９以上であるか、又はロ）におけ
る予め定めた個数が、１０２４個のサンプルデータ当た
り１５以上である発生頻度のものを不良品と検定する上
記１又は２に記載した真性乱数発生チップの迅速検定方
法。 （４）真性乱数発生チップが、熱雑音発生素子と、当該
熱雑音発生素子から発生するする不規則な電位をアナロ
グ増幅する増幅回路と、当該増幅回路の出力をランダム
な矩形波パルス信号として取り出す波形成形回路、当該
波形成形回路から出力されたランダムパルス信号と次に
発生するパルス信号との間の時間を計測するｎビットカ
ウンター（ｎは整数）と、ｎビットカウンターの計測値
を乱数として出力する真性乱数発生チップである上記１
記載の真性乱数発生チップの迅速検定方法。 （５）真性乱数発生チップにおける熱雑音発生素子が、
電圧を付加しない状態で熱雑音を発生する抵抗体、導体
又はダイオード等の半導体であることを特徴とする上記
４に記載した真性乱数発生チップの検定方法。 （６）真性乱数発生チップにおける増幅器を構成する抵
抗器の抵抗値Ｒｆよりも熱雑音発生素子の抵抗値Ｒｓが
小さいものを選択したことを特徴とする上記４又は５に
記載した真性乱数発生チップの検定方法。 （７）真性乱数を発生する乱数発生素子を組み込んだ半
導体チップにおいて、乱数発生素子から発生する信号に
基づいて、任意のビット数の乱数を発生させ、所定の時
間内に一定量のサンプルデータをとって、 イ）各数値の発生頻度を調べ、出現した各数値の個数を
カウントし、予め定めた個数を超える発生頻度のもの
又は ロ）各数値の発生頻度を調べ、１回も出現しなかった数
値の個数をカウントし、予め定めた個数を超える発生頻
度のもの を不良品と検定する真性乱数発生チップの迅速検定方法
を行う回路を、チップ内に組み込んで行う自己検定型真
性乱数発生チップ。 （８） ハ）一定の波高値を超える信号を検出すると不
良品と検定する真性乱数発生チップの迅速検定方法を行
う回路を、チップ内に組み込んで行う上記７に記載した
自己検定型真性乱数発生チップ。
とおりである。 （１）真性乱数を発生する乱数発生素子を組み込んだ半
導体チップにおいて、乱数発生素子から発生する信号に
基づく、任意のビット数の乱数を発生させ、所定の時間
内に一定量のサンプルデータをとって、 イ）各数値の発生頻度を調べ、出現した各数値の個数を
カウントし、予め定めた個数を超える発生頻度のもの
又は ロ）各数値の発生頻度を調べ、１回も出現しなかった数
値の個数をカウントし、予め定めた個数を超える発生頻
度のものを不良品と検定する真性乱数発生チップの迅速
検定方法。 （２）任意のビット数が、８ビット〜１２ビットであ
り、所定の時間が１秒〜数秒であり、一定量のサンプル
データが２１０〜２１４であり、ある数（横軸の閾値）
を決める上記１記載の真性乱数発生チップの迅速検定方
法。 （３）イ）における予め定めた個数が、１０２４個のサ
ンプルデータ当たり１９以上であるか、又はロ）におけ
る予め定めた個数が、１０２４個のサンプルデータ当た
り１５以上である発生頻度のものを不良品と検定する上
記１又は２に記載した真性乱数発生チップの迅速検定方
法。 （４）真性乱数発生チップが、熱雑音発生素子と、当該
熱雑音発生素子から発生するする不規則な電位をアナロ
グ増幅する増幅回路と、当該増幅回路の出力をランダム
な矩形波パルス信号として取り出す波形成形回路、当該
波形成形回路から出力されたランダムパルス信号と次に
発生するパルス信号との間の時間を計測するｎビットカ
ウンター（ｎは整数）と、ｎビットカウンターの計測値
を乱数として出力する真性乱数発生チップである上記１
記載の真性乱数発生チップの迅速検定方法。 （５）真性乱数発生チップにおける熱雑音発生素子が、
電圧を付加しない状態で熱雑音を発生する抵抗体、導体
又はダイオード等の半導体であることを特徴とする上記
４に記載した真性乱数発生チップの検定方法。 （６）真性乱数発生チップにおける増幅器を構成する抵
抗器の抵抗値Ｒｆよりも熱雑音発生素子の抵抗値Ｒｓが
小さいものを選択したことを特徴とする上記４又は５に
記載した真性乱数発生チップの検定方法。 （７）真性乱数を発生する乱数発生素子を組み込んだ半
導体チップにおいて、乱数発生素子から発生する信号に
基づいて、任意のビット数の乱数を発生させ、所定の時
間内に一定量のサンプルデータをとって、 イ）各数値の発生頻度を調べ、出現した各数値の個数を
カウントし、予め定めた個数を超える発生頻度のもの
又は ロ）各数値の発生頻度を調べ、１回も出現しなかった数
値の個数をカウントし、予め定めた個数を超える発生頻
度のもの を不良品と検定する真性乱数発生チップの迅速検定方法
を行う回路を、チップ内に組み込んで行う自己検定型真
性乱数発生チップ。 （８） ハ）一定の波高値を超える信号を検出すると不
良品と検定する真性乱数発生チップの迅速検定方法を行
う回路を、チップ内に組み込んで行う上記７に記載した
自己検定型真性乱数発生チップ。
【００１３】
【実施例】以下、８ビット桁数の熱雑音に基づく真性乱
数を例に挙げて、具体的に本発明を説明するが、本発明
は種々の実施の形態が考えられ、以下に示す具体例にな
んら拘束されるものではない。図３は、８ビットの乱数
すなわち、０〜２５６の数について、真性乱数発生器か
ら１０２４個のサンプルデータを取り、発生頻度を示し
た図である。１段目のグラフは、１０２４個のデータを
１０００回取ってその発生頻度をグラフにしたものであ
る。０〜２５６の数の発生頻度がほぼ４に近いことが示
されている。２段目から５段目のグラフは、１０２４個
のサンプルデータの実例であり、統計的にふらついてい
ることが示されている。０の出現回数について調べる
と、２段目のグラフでは５回、３段目のグラフでは６
回、４段目のグラフでは７回、５段目のグラフでは４回
あることが示されている。
数を例に挙げて、具体的に本発明を説明するが、本発明
は種々の実施の形態が考えられ、以下に示す具体例にな
んら拘束されるものではない。図３は、８ビットの乱数
すなわち、０〜２５６の数について、真性乱数発生器か
ら１０２４個のサンプルデータを取り、発生頻度を示し
た図である。１段目のグラフは、１０２４個のデータを
１０００回取ってその発生頻度をグラフにしたものであ
る。０〜２５６の数の発生頻度がほぼ４に近いことが示
されている。２段目から５段目のグラフは、１０２４個
のサンプルデータの実例であり、統計的にふらついてい
ることが示されている。０の出現回数について調べる
と、２段目のグラフでは５回、３段目のグラフでは６
回、４段目のグラフでは７回、５段目のグラフでは４回
あることが示されている。
【００１４】図４は、８ビット乱数を生成する１個の真
性乱数発生器から、１秒間に１０２４個の乱数を生成さ
せ、１０万個の真性乱数発生器についてサンプルデータ
を取り出し、８ビット乱数個々についてその出現頻度を
グラフ化したものである。図５は、８ビット乱数を正常
に生成する１個の真性乱数発生器から、１秒間に１０２
４個の乱数を生成させた場合、８ビット乱数のうちのあ
る数が０回出現する頻度が、１０万個の真性乱数発生器
のうち何個あるかをグラフ化したものである。
性乱数発生器から、１秒間に１０２４個の乱数を生成さ
せ、１０万個の真性乱数発生器についてサンプルデータ
を取り出し、８ビット乱数個々についてその出現頻度を
グラフ化したものである。図５は、８ビット乱数を正常
に生成する１個の真性乱数発生器から、１秒間に１０２
４個の乱数を生成させた場合、８ビット乱数のうちのあ
る数が０回出現する頻度が、１０万個の真性乱数発生器
のうち何個あるかをグラフ化したものである。
【００１５】図６は、図３及び図４の分布グラフから、
工場で８ビット乱数を生成する１０万個の真性乱数発生
チップを検定した場合、それらの真性乱数発生チップか
ら取り出した１０２４個のサンプルデータの８ビット乱
数の各数値の出現個数のうちある数（横軸の閾値）が出
現した場合を不良品と決めた場合、正常な製品のうち何
個を不良品として失うかを示したグラフである。図６か
ら、検定する真性乱数発生チップの乱数サンプルデータ
１０２４個を取って、各数値の発生頻度調べ、例えば請
求項１の条件イにおける予め定めた数値（閾値）が１９
個を超えるものを不良品と判定した場合、１０万個のう
ち２個の正常品を検定不良にしてしまう確率があるとい
うことを示している。
工場で８ビット乱数を生成する１０万個の真性乱数発生
チップを検定した場合、それらの真性乱数発生チップか
ら取り出した１０２４個のサンプルデータの８ビット乱
数の各数値の出現個数のうちある数（横軸の閾値）が出
現した場合を不良品と決めた場合、正常な製品のうち何
個を不良品として失うかを示したグラフである。図６か
ら、検定する真性乱数発生チップの乱数サンプルデータ
１０２４個を取って、各数値の発生頻度調べ、例えば請
求項１の条件イにおける予め定めた数値（閾値）が１９
個を超えるものを不良品と判定した場合、１０万個のう
ち２個の正常品を検定不良にしてしまう確率があるとい
うことを示している。
【００１６】図７は、図３及び図５から、工場で１０万
個の真性乱数発生チップを検定した場合、それらの真性
乱数発生チップから取り出した１０２４個のサンプルデ
ータの８ビット乱数の各数値のうち、１回も出現しなか
った数値の個数がある数（横軸の閾値）となった場合を
不良品と決めた場合、正常な製品のうち何個を不良品と
して失うかを示したグラフである。図７から、検定する
真性乱数発生チップの乱数サンプルデータ１０２４個を
取って、各数値の発生頻度調べ、１回も出現しなかった
数値の個数をカウントし、例えば請求項１の条件ロにお
ける予め定めた数値（閾値）が１５個を超えるものを不
良品と判定した場合、１０万個のうち２個の正常品を検
定不良にしてしまう確率があるということを示してい
る。
個の真性乱数発生チップを検定した場合、それらの真性
乱数発生チップから取り出した１０２４個のサンプルデ
ータの８ビット乱数の各数値のうち、１回も出現しなか
った数値の個数がある数（横軸の閾値）となった場合を
不良品と決めた場合、正常な製品のうち何個を不良品と
して失うかを示したグラフである。図７から、検定する
真性乱数発生チップの乱数サンプルデータ１０２４個を
取って、各数値の発生頻度調べ、１回も出現しなかった
数値の個数をカウントし、例えば請求項１の条件ロにお
ける予め定めた数値（閾値）が１５個を超えるものを不
良品と判定した場合、１０万個のうち２個の正常品を検
定不良にしてしまう確率があるということを示してい
る。
【００１７】本発明においては、大量の真性乱数発生チ
ップを検定し、良品を不良品として判定してしまう確率
が存在したとても、それは１０万個のうち２個程度であ
り、工業的には十分に採算性がとれるものである。
ップを検定し、良品を不良品として判定してしまう確率
が存在したとても、それは１０万個のうち２個程度であ
り、工業的には十分に採算性がとれるものである。
【００１８】
【本発明の効果】本発明は、真性乱数がポアソン分布し
ていることに注目し、少数例の統計処理であるが、結果
的にポアソン分布から外れたものを除去することによ
り、短時間で迅速に真性乱数発生チップの検定すること
が出来、良品を捨ててしまう場合もあり得るが有効な検
定方法となり、この検定方法を組み込んだ自己検定型真
性乱数発生チップは、真性乱数に対する信頼性が高く、
不正に対しても有効なチップとして働くという効果を奏
するものである。
ていることに注目し、少数例の統計処理であるが、結果
的にポアソン分布から外れたものを除去することによ
り、短時間で迅速に真性乱数発生チップの検定すること
が出来、良品を捨ててしまう場合もあり得るが有効な検
定方法となり、この検定方法を組み込んだ自己検定型真
性乱数発生チップは、真性乱数に対する信頼性が高く、
不正に対しても有効なチップとして働くという効果を奏
するものである。
【図１】本発明で用いる真性乱数発生装置の一例の概念
図。
図。
【図２】熱雑音による真性乱数発生素子と増幅回路の説
明図。
明図。
【図３】８ビット乱数発生頻度図。
【図４】８ビット乱数出現頻度分布図。
【図５】８ビット乱数出現において０個出現する頻度分
布図。
布図。
【図６】出現個数の閾値による良品を不良品と判定する
確率図
確率図
【図７】０個出現の閾値による良品を不良品と判定する
確率図
確率図
【図８】検査方法１のフローチャート
【図９】検査方法２のフローチャート
【図１０】検査方法３のフローチャート
【図１１】ＮＧ信号発生の一例
【図１２】ＮＧ信号発生の一例
１ 真性乱数発生装置
２ 熱雑音発生素子
３ 前置増幅器
４ 主増幅器
５ 波高弁別器
６ 波高整形器
７ 時間計測器
８ 時計パルス発生器
９ 乱数生成器
１０ 乱数貯蔵器とコントローラ
Claims (8)
- 【請求項１】 真性乱数を発生する乱数発生素子を組み
込んだ半導体チップにおいて、乱数発生素子から発生す
る信号に基づいて、任意のビット数の乱数を発生させ、
所定の時間内に一定量のサンプルデータをとって、 イ）各数値の発生頻度を調べ、出現した各数値の個数を
カウントし、予め定めた個数を超える発生頻度のもの
又は ロ）各数値の発生頻度を調べ、１回も出現しなかった数
値の個数をカウントし、予め定めた個数を超える発生頻
度のもの を不良品と検定する真性乱数発生チップの迅速検定方
法。 - 【請求項２】 任意のビット数が、８ビット〜１２ビッ
トであり、所定の時間が１秒〜数秒であり、一定量のサ
ンプルデータが２１０〜２１４であり、ある数（横軸の
閾値）を決める請求項１記載の真性乱数発生チップの迅
速検定方法。 - 【請求項３】 イ）における予め定めた個数が、１０２
４個のサンプルデータ当たり１９以上であるか、又は
ロ）における予め定めた個数が、１０２４個のサンプル
データ当たり１５以上である発生頻度のものを不良品と
検定する請求項１又は２に記載した真性乱数発生チップ
の迅速検定方法。 - 【請求項４】 真性乱数発生チップが、熱雑音発生素子
と、当該熱雑音発生素子から発生するする不規則な電位
をアナログ増幅する増幅回路と、当該増幅回路の出力を
ランダムな矩形波パルス信号として取り出す波形成形回
路、当該波形成形回路から出力されたランダムパルス信
号と次に発生するパルス信号との間の時間を計測するｎ
ビットカウンター（ｎは整数）と、ｎビットカウンター
の計測値を乱数として出力する真性乱数発生チップであ
る請求項１記載の真性乱数発生チップの迅速検定方法。 - 【請求項５】 真性乱数発生チップにおける熱雑音発生
素子が、電圧を付加しない状態で熱雑音を発生する抵抗
体、導体又はダイオード等の半導体であることを特徴と
する請求項４に記載した真性乱数発生チップの検定方
法。 - 【請求項６】 真性乱数発生チップにおける増幅器を構
成する抵抗器の抵抗値Ｒｆよりも熱雑音発生素子の抵抗
値Ｒｓが小さいものを選択したことを特徴とする請求項
４又は５に記載した真性乱数発生チップの検定方法。 - 【請求項７】 真性乱数を発生する乱数発生素子を組み
込んだ半導体チップにおいて、乱数発生素子から発生す
る信号に基づいて、任意のビット数の乱数を発生させ、
所定の時間内に一定量のサンプルデータをとって、 イ）各数値の発生頻度を調べ、出現した各数値の個数を
カウントし、予め定めた個数を超える発生頻度のもの
又は ロ）各数値の発生頻度を調べ、１回も出現しなかった数
値の個数をカウントし、予め定めた個数を超える発生頻
度のもの を不良品と検定する真性乱数発生チップの迅速検定方法
を行う回路を、チップ内に組み込んで行う自己検定型真
性乱数発生チップ。 - 【請求項８】 ハ）一定の波高値を超える信号を検出す
ると不良品と検定する真性乱数発生チップの迅速検定方
法を行う回路を、チップ内に組み込んで行う請求項７に
記載した自己検定型真性乱数発生チップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002085549A JP2003196081A (ja) | 2001-10-15 | 2002-03-26 | 真性乱数発生チップの迅速検定方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001316830 | 2001-10-15 | ||
| JP2001-316830 | 2001-10-15 | ||
| JP2002085549A JP2003196081A (ja) | 2001-10-15 | 2002-03-26 | 真性乱数発生チップの迅速検定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003196081A true JP2003196081A (ja) | 2003-07-11 |
Family
ID=27615434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002085549A Pending JP2003196081A (ja) | 2001-10-15 | 2002-03-26 | 真性乱数発生チップの迅速検定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003196081A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007319465A (ja) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Le Tekku:Kk | 乱数生成検定方法及びこれを用いた乱数生成検定装置 |
| US20090100119A1 (en) * | 2007-10-12 | 2009-04-16 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor integrated circuit |
| US7653855B2 (en) | 2004-03-02 | 2010-01-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Random number test circuit, random number generation circuit, semiconductor integrated circuit, IC card and information terminal device |
| US7917560B2 (en) | 2005-12-13 | 2011-03-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Random number test circuit |
| US8332448B2 (en) | 2007-10-12 | 2012-12-11 | Sanyo Semiconductor Co., Ltd. | Semiconductor integrated circuit having a random number and oscillator circuit for variably controlling stored data |
| US8364735B2 (en) | 2007-10-17 | 2013-01-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Test method of integrated circuit with random-number generation circuit and integrated circuit with random-number generation circuit |
-
2002
- 2002-03-26 JP JP2002085549A patent/JP2003196081A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7653855B2 (en) | 2004-03-02 | 2010-01-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Random number test circuit, random number generation circuit, semiconductor integrated circuit, IC card and information terminal device |
| US7917560B2 (en) | 2005-12-13 | 2011-03-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Random number test circuit |
| JP2007319465A (ja) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Le Tekku:Kk | 乱数生成検定方法及びこれを用いた乱数生成検定装置 |
| US20090100119A1 (en) * | 2007-10-12 | 2009-04-16 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor integrated circuit |
| US8316069B2 (en) * | 2007-10-12 | 2012-11-20 | Sanyo Semiconductor Co., Ltd. | Semiconductor integrated circuit with a random number generation circuit wherein the rise and all times are variably controlled |
| US8332448B2 (en) | 2007-10-12 | 2012-12-11 | Sanyo Semiconductor Co., Ltd. | Semiconductor integrated circuit having a random number and oscillator circuit for variably controlling stored data |
| US8364735B2 (en) | 2007-10-17 | 2013-01-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Test method of integrated circuit with random-number generation circuit and integrated circuit with random-number generation circuit |
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