JP6367108B2 - Pseudo random number generator - Google Patents

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Description

本発明は、強誘電体記憶素子を用いた擬似乱数生成装置に関する。   The present invention relates to a pseudorandom number generator using a ferroelectric memory element.

従来の擬似乱数生成装置としては、例えば特許文献1に開示されているように、複数の擬似乱数生成回路が直列に接続されており、設定した初期値から複数の擬似乱数発生回路にて順次乱数を生成することで擬似乱数を生成して外部に出力するものが知られている。   As a conventional pseudo random number generation device, as disclosed in Patent Document 1, for example, a plurality of pseudo random number generation circuits are connected in series, and a random number is sequentially generated from a set initial value by a plurality of pseudo random number generation circuits. It is known that pseudorandom numbers are generated by generating and output to the outside.

特開2013−64898号公報JP2013-64898A

従来の擬似乱数生成装置では、擬似乱数生成回路の個数が予め決まっているため、設定された初期値から生成される擬似乱数が推測されやすく、セキュリティ面で問題が生じるおそれがあった。   In the conventional pseudo-random number generation device, the number of pseudo-random number generation circuits is determined in advance, so that the pseudo-random number generated from the set initial value can be easily guessed, which may cause a problem in security.

本発明は、セキュリティを向上できる擬似乱数生成装置を提供する。   The present invention provides a pseudo-random number generator capable of improving security.

本発明の擬似乱数生成装置は、駆動電圧以上の電源電圧が供給されている間、第1の乱数データを保持する第1のレジスタと、前記第1のレジスタに格納された前記第1の乱数データに基づいて第2の乱数データを生成する第1の演算回路と、前記駆動電圧以上の前記電源電圧が供給されている間、前記第2の乱数データを保持する第2のレジスタと、前記駆動電圧以上の前記電源電圧が前記第1のレジスタに供給されない期間、前記第1の乱数データを保持する第1の強誘電体メモリと、前記駆動電圧以上の前記電源電圧が前記第2のレジスタに供給されない期間、前記第2の乱数データを保持する第2の強誘電体メモリと、を有する。   The pseudo-random number generation device of the present invention includes a first register that holds first random number data while a power supply voltage that is equal to or higher than a drive voltage is supplied, and the first random number that is stored in the first register. A first arithmetic circuit that generates second random number data based on the data; a second register that holds the second random number data while the power supply voltage equal to or higher than the drive voltage is supplied; A first ferroelectric memory that holds the first random number data during a period in which the power supply voltage equal to or higher than the drive voltage is not supplied to the first register; and the power supply voltage equal to or higher than the drive voltage is stored in the second register And a second ferroelectric memory for holding the second random number data during a period during which the second random number data is not supplied.

本発明の擬似乱数生成装置によれば、セキュリティを向上できる。   According to the pseudo random number generation device of the present invention, security can be improved.

本発明の実施形態にかかる擬似乱数生成装置1を示している。1 shows a pseudorandom number generator 1 according to an embodiment of the present invention. 擬似乱数生成装置1の動作を示したタイミングチャートである。3 is a timing chart showing the operation of the pseudorandom number generator 1.

以下、図面を参照して本発明の実施形態につき説明する。なお、以下で説明する数値や回路等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜選択可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The numerical values, circuits, etc. described below can be selected as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

[実施形態]   [Embodiment]

図1は、本発明の実施形態にかかる擬似乱数生成装置1を示している。擬似乱数生成装置1は、制御部CPと、第4のレジスタとしてのレジスタRG1、第1のレジスタとしてのレジスタRG2、第2のレジスタとしてのレジスタRG3、及び第3のレジスタとしてのレジスタRG4を備えたレジスタ部RGPと、第1の演算回路としての演算回路OP1、及び第2の演算回路としての演算回路OP2を備えた演算部OPPと、不揮発性の、第4の強誘電体メモリとしての強誘電体メモリFM1、第1の強誘電体メモリFM2と、第2の強誘電体メモリFM3と、第3の強誘電体メモリFM4と、を備えた強誘電体メモリ部FMPと、を備えている。なお、不揮発性のメモリはEEPROM等、他にも存在するが、強誘電体メモリは他のメモリに比べて省電力化の観点で有利である。   FIG. 1 shows a pseudorandom number generator 1 according to an embodiment of the present invention. The pseudo random number generation device 1 includes a control unit CP, a register RG1 as a fourth register, a register RG2 as a first register, a register RG3 as a second register, and a register RG4 as a third register. A register unit RGP, an arithmetic unit OP1 having an arithmetic circuit OP1 as a first arithmetic circuit, and an arithmetic circuit OP2 as a second arithmetic circuit, and a non-volatile, strong ferroelectric memory as a fourth ferroelectric memory. A ferroelectric memory unit FMP including a dielectric memory FM1, a first ferroelectric memory FM2, a second ferroelectric memory FM3, and a third ferroelectric memory FM4 is provided. . Although there are other nonvolatile memories such as an EEPROM, the ferroelectric memory is advantageous in terms of power saving as compared with other memories.

また、擬似乱数生成装置1の制御部CP、レジスタ部RGP、演算部OPP、及び強誘電体メモリ部FMPの各々には、例えば5Vの電源電圧VDDが供給されている。   Further, a power supply voltage VDD of, for example, 5V is supplied to each of the control unit CP, the register unit RGP, the operation unit OPP, and the ferroelectric memory unit FMP of the pseudorandom number generation device 1.

ここで、制御部CPは、電源電圧VDDをレギュレータ等の手段により降圧して生成された例えば1.5Vの電圧を自己の駆動電圧として用いている。また、演算部OPPは、電源電圧VDDをレギュレータ等の手段により降圧して生成された例えば1.5Vの電圧を自己の駆動電圧として用いている。また、レジスタ部RGPは、電源電圧VDDをレギュレータ等の手段により降圧して生成された例えば1.5Vの電圧を自己の駆動電圧として用いている。また、強誘電体メモリ部FMPは、電源電圧VDDをレギュレータ等の手段により降圧して生成された例えば1.5Vの電圧を自己の駆動電圧として用いている。   Here, the control unit CP uses, for example, a voltage of 1.5 V generated by stepping down the power supply voltage VDD by means such as a regulator as its drive voltage. Further, the calculation unit OPP uses, for example, a voltage of 1.5 V generated by stepping down the power supply voltage VDD by means of a regulator or the like as its drive voltage. Further, the register unit RGP uses, for example, a voltage of 1.5 V generated by stepping down the power supply voltage VDD by means such as a regulator as its drive voltage. Further, the ferroelectric memory unit FMP uses, for example, a voltage of 1.5 V generated by stepping down the power supply voltage VDD by means such as a regulator as its drive voltage.

制御部CPは、演算部OPPの各演算回路OP1及びOP2と接続されており、制御信号CPOにより演算部OPPの各演算回路OP1及びOP2を制御する。演算部OPPは、例えば制御信号CPPがハイレベルHの場合に駆動し、ローレベルLの場合に駆動が停止される。   The controller CP is connected to the arithmetic circuits OP1 and OP2 of the arithmetic unit OPP, and controls the arithmetic circuits OP1 and OP2 of the arithmetic unit OPP by the control signal CPO. The arithmetic unit OPP is driven when the control signal CPP is at a high level H, for example, and is stopped when the control signal CPP is at a low level L.

また、制御部CPは、強誘電体メモリ部FMPの各強誘電体メモリFM1〜FM4と接続されており、制御部CPMにより強誘電体メモリ部FMPの各強誘電体メモリFM1〜FM4を制御する。強誘電体メモリ部FMPは、例えば制御信号CPMがハイレベルHの場合に駆動し、ローレベルLの場合に駆動が停止される。   The control unit CP is connected to the ferroelectric memories FM1 to FM4 of the ferroelectric memory unit FMP, and controls the ferroelectric memories FM1 to FM4 of the ferroelectric memory unit FMP by the control unit CPM. . The ferroelectric memory unit FMP is driven when the control signal CPM is at a high level H, for example, and is stopped when the control signal CPM is at a low level L.

なお、図1では制御部CPと演算部OPPの各演算回路OP1及びOP2とは1つの配線で接続された図を示したが、制御部CPと演算部OPPの各演算回路OP1及びOP2とを接続する配線は独立していても良い。また、図1では制御部CPと強誘電体メモリ部FMPの各強誘電体メモリFM1〜FM4とは1つの配線で接続された図を示したが、制御部CPと各強誘電体メモリFM1〜FM4とを接続する配線は独立していても良い。   In FIG. 1, the control unit CP and the arithmetic circuits OP1 and OP2 of the arithmetic unit OPP are connected by one wiring. However, the control unit CP and the arithmetic circuits OP1 and OP2 of the arithmetic unit OPP are connected to each other. The wiring to be connected may be independent. In FIG. 1, the control unit CP and each of the ferroelectric memories FM1 to FM4 of the ferroelectric memory unit FMP are connected by a single wiring, but the control unit CP and each of the ferroelectric memories FM1 to FM1 are shown. The wiring connecting FM4 may be independent.

レジスタRG1は、強誘電体メモリFM1と、レジスタRG2と、レジスタRG4と、に接続されている。レジスタRG1は、電源電圧VDDが自己の駆動電圧以上にて供給されている間、第1の乱数データとしての乱数データRD1を保持する。乱数データは、例えば8ビットのビット列により構成される。なお、レジスタRG1は、本実施形態では乱数データRD1を保持する例を示したが、擬似乱数生成装置1の外部から設定されたデータを保持するようにしても良い。   The register RG1 is connected to the ferroelectric memory FM1, the register RG2, and the register RG4. The register RG1 holds the random number data RD1 as the first random number data while the power supply voltage VDD is supplied at the driving voltage or higher. The random number data is composed of, for example, an 8-bit bit string. In the present embodiment, the register RG1 holds the random number data RD1. However, the register RG1 may hold data set from the outside of the pseudorandom number generator 1.

レジスタRG2は、レジスタRG1と、強誘電体メモリFM2と、演算回路OP1と、に接続されている。レジスタRG2は、電源電圧VDDが自己の駆動電圧以上にて供給されている間、乱数データRD1を保持する。なお、レジスタRG2は、本実施形態では乱数データRD1を保持する例を示したが、擬似乱数生成装置1の外部から設定されたデータを保持するようにしても良い。   The register RG2 is connected to the register RG1, the ferroelectric memory FM2, and the arithmetic circuit OP1. The register RG2 holds the random number data RD1 while the power supply voltage VDD is supplied at the self drive voltage or higher. In the present embodiment, the register RG2 holds the random number data RD1. However, the register RG2 may hold data set from the outside of the pseudorandom number generator 1.

レジスタRG3は、強誘電体メモリFM3と、演算回路OP1と、演算回路OP2と、に接続されている。レジスタRG3は、電源電圧VDDが自己の駆動電圧以上にて供給されている間、第2の乱数データとしての乱数データRD2を保持する。なお、レジスタRG3は、本実施形態では乱数データRD2を保持する例を示したが、擬似乱数生成装置1の外部から設定されたデータを保持するようにしても良い。   The register RG3 is connected to the ferroelectric memory FM3, the arithmetic circuit OP1, and the arithmetic circuit OP2. The register RG3 holds the random number data RD2 as the second random number data while the power supply voltage VDD is supplied at or above its own driving voltage. In the present embodiment, the register RG3 holds the random number data RD2. However, the register RG3 may hold data set from the outside of the pseudo random number generation device 1.

レジスタRG4は、演算回路OP2と、強誘電体メモリFM4と、レジスタRG1と、に接続されている。レジスタRG4は、電源電圧VDDが自己の駆動電圧以上にて供給されている間、乱数データRD3を保持する。なお、レジスタRG4は、本実施形態では乱数データRD3を保持する例を示したが、擬似乱数生成装置1の外部から設定されたデータを保持するようにしても良い。また、レジスタRG4は、乱数データRD3を出力データとして擬似乱数生成装置1の外部に出力する。   The register RG4 is connected to the arithmetic circuit OP2, the ferroelectric memory FM4, and the register RG1. The register RG4 holds the random number data RD3 while the power supply voltage VDD is supplied at the self drive voltage or higher. In the present embodiment, the register RG4 holds the random number data RD3. However, the register RG4 may hold data set from the outside of the pseudorandom number generator 1. The register RG4 outputs the random number data RD3 as output data to the outside of the pseudo random number generation device 1.

演算回路OP1は、制御部CPから供給される制御信号CPOがハイレベルHの場合に、レジスタRG2から出力された乱数データRD1に基づいて第2の乱数データとしての乱数データRD2を生成してレジスタRG3に出力する。ここで、演算回路OP1は、乱数データRD1を例えば2桁ビットシフトすることによって乱数データRD2を生成してもよいし、これに限られず種々演算を用いることができる。   The arithmetic circuit OP1 generates random number data RD2 as second random number data based on the random number data RD1 output from the register RG2 when the control signal CPO supplied from the control unit CP is at the high level H, and registers Output to RG3. Here, the arithmetic circuit OP1 may generate the random number data RD2 by shifting the random number data RD1 by, for example, two digits, and the present invention is not limited to this, and various operations can be used.

演算回路OP2は、制御部CPから供給される制御信号CPOがハイレベルHの場合に、レジスタRG2から出力された乱数データRD2に基づいて第3の乱数データとしての乱数データRD3を生成してレジスタRG4に出力する。ここで、演算回路OP2は、乱数データRD2を例えば2桁ビットシフトすることによって乱数データRD3を生成してもよいし、これに限られず種々演算を用いることができる。   The arithmetic circuit OP2 generates random number data RD3 as third random number data based on the random number data RD2 output from the register RG2 when the control signal CPO supplied from the control unit CP is at the high level H, Output to RG4. Here, the arithmetic circuit OP2 may generate the random number data RD3 by shifting the random number data RD2 by, for example, two digits, and the present invention is not limited to this, and various operations can be used.

強誘電体メモリFM1は、不揮発性の強誘電体キャパシタにて構成されており、制御部CPから供給される制御信号CPMがハイレベルHの場合に、レジスタRG1にて保持された乱数データRD1を格納する。   The ferroelectric memory FM1 is composed of a nonvolatile ferroelectric capacitor. When the control signal CPM supplied from the control unit CP is at the high level H, the random number data RD1 held in the register RG1 is stored. Store.

強誘電体メモリFM2は、不揮発性の強誘電体キャパシタにて構成されており、制御部CPから供給される制御信号CPMがハイレベルHの場合に、レジスタRG2にて保持された乱数データRD1を格納する。   The ferroelectric memory FM2 is composed of a nonvolatile ferroelectric capacitor. When the control signal CPM supplied from the controller CP is at a high level H, the random number data RD1 held in the register RG2 is stored. Store.

強誘電体メモリFM3は、不揮発性の強誘電体キャパシタにて構成されており、制御部CPから供給される制御信号CPMがハイレベルHの場合に、レジスタRG3にて保持された乱数データRD2を格納する。   The ferroelectric memory FM3 is composed of a nonvolatile ferroelectric capacitor. When the control signal CPM supplied from the controller CP is at a high level H, the random number data RD2 held in the register RG3 is stored. Store.

強誘電体メモリFM4は、不揮発性の強誘電体キャパシタにて構成されており、制御部CPから供給される制御信号CPMがハイレベルHの場合に、レジスタRG4にて保持された乱数データRD3を格納する。   The ferroelectric memory FM4 is composed of a nonvolatile ferroelectric capacitor. When the control signal CPM supplied from the control unit CP is at the high level H, the random number data RD3 held in the register RG4 is stored. Store.

図2は、擬似乱数生成装置1の動作を示したタイミングチャートである。擬似乱数生成装置1は、時刻t0〜t2と時刻t6以降の期間Aで通常動作を行い、時刻t2〜t3の期間Bでレジスタ部RGPの各レジスタRG1〜RG4に保持された乱数データを強誘電体メモリ部FMPの各強誘電体メモリFM1〜FM4のそれぞれに格納するデータ格納動作を行い、時刻t3〜t5の期間Cで電源電圧VDDが擬似乱数生成装置1の各構成の駆動電圧に満たない状態となり、時刻t5〜t6での期間Dで強誘電体メモリ部FMPの各強誘電体メモリFM1〜FM4に格納された乱数データをレジスタ部RGPの各レジスタRG1〜RG4のそれぞれに読み出すデータ読出動作を行う。   FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the pseudorandom number generator 1. The pseudo random number generation device 1 performs normal operation in a period A after time t0 to t2 and time t6, and ferroelectrically stores the random number data held in the registers RG1 to RG4 of the register unit RGP in a period B from time t2 to t3. A data storing operation is performed to store in each of the ferroelectric memories FM1 to FM4 of the body memory unit FMP, and the power supply voltage VDD does not reach the driving voltage of each component of the pseudorandom number generator 1 in the period C from time t3 to t5. Data read operation in which the random number data stored in each of the ferroelectric memories FM1 to FM4 of the ferroelectric memory unit FMP is read to each of the registers RG1 to RG4 of the register unit RGP in the period D from time t5 to t6. I do.

なお、図2における時刻t0〜t6は、各信号波形に対して共通である。また、各信号波形については、特に言及しない場合には直前の時刻までの信号波形を維持しているものとする。   Note that the times t0 to t6 in FIG. 2 are common to each signal waveform. As for each signal waveform, it is assumed that the signal waveform up to the previous time is maintained unless otherwise specified.

時刻t0〜t1にて、擬似乱数生成装置1は通常動作を行う。通常動作とは、レジスタ部RGPに保持された乱数データに基づいて演算回路OPPが乱数データを生成し、生成した乱数データを例えば乱数データRD3として外部に出力する動作である。   The pseudorandom number generation device 1 performs a normal operation at times t0 to t1. The normal operation is an operation in which the arithmetic circuit OPP generates random number data based on the random number data held in the register unit RGP and outputs the generated random number data to the outside as, for example, random number data RD3.

時刻t0〜t1にて、電源電圧VDDは例えば5Vとなっている。また、制御信号CPOはハイレベルHとなっており、制御信号CPMはローレベルLとなっている。   At time t0 to t1, the power supply voltage VDD is 5 V, for example. Further, the control signal CPO is at a high level H, and the control signal CPM is at a low level L.

時刻t1にて、電源がオフされて電源電圧VDDが低下を始める。このとき、制御部CP、演算部OPP、及びレジスタ部RGPは、電源電圧VDDが自己の駆動電圧以上であるので、通常動作を続けている。   At time t1, the power supply is turned off and the power supply voltage VDD starts to decrease. At this time, the control unit CP, the calculation unit OPP, and the register unit RGP continue normal operation because the power supply voltage VDD is equal to or higher than its own drive voltage.

時刻t2にて、電源電圧VDDが、例えば制御部CPに設定された3.5Vの第1のしきい値電圧としてのしきい値電圧Vref1を下回る。これを制御部CPが検出すると、制御部CPは強誘電体メモリ部FMPにハイレベルの制御信号CPMを出力する。これにより、擬似乱数生成装置1はデータ格納動作を開始する。   At time t2, the power supply voltage VDD falls below the threshold voltage Vref1 as the first threshold voltage of 3.5 V set in the control unit CP, for example. When the control unit CP detects this, the control unit CP outputs a high level control signal CPM to the ferroelectric memory unit FMP. Thereby, the pseudo random number generation device 1 starts a data storage operation.

時刻t3になると、電源電圧VDDがレジスタ部RGPの駆動電圧である1.5Vの第2のしきい値電圧としてのしきい値電圧Vref2を下回る。これにより、レジスタ部RGPにて保持されていた乱数データは失われる。しかしながら、レジスタ部RGPに保持されていた乱数データは、時刻t2から開始されたデータ格納動作により、時刻t3の時点で不揮発性の強誘電体メモリ部FMPに格納済みであり、駆動電圧以上の電源電圧VDDがレジスタ部RGPに供給されない期間Cにおいても強誘電体メモリ部FMPに保持される。したがって、擬似乱数生成装置1によれば、電源電圧VDDがレジスタ部RGPのしきい値電圧Vref2に対応する駆動電圧以下まで低下した場合であっても、レジスタ部RGPにて保持されていた乱数データが擬似乱数生成装置1から失われることはない。   At time t3, the power supply voltage VDD falls below the threshold voltage Vref2 as the second threshold voltage of 1.5V that is the driving voltage of the register unit RGP. As a result, the random number data held in the register unit RGP is lost. However, the random number data held in the register unit RGP is already stored in the nonvolatile ferroelectric memory unit FMP at the time t3 by the data storing operation started from the time t2, and the power supply higher than the drive voltage Even in the period C in which the voltage VDD is not supplied to the register unit RGP, the voltage VDD is held in the ferroelectric memory unit FMP. Therefore, according to the pseudo-random number generation device 1, even when the power supply voltage VDD drops below the drive voltage corresponding to the threshold voltage Vref2 of the register unit RGP, the random number data held in the register unit RGP Is not lost from the pseudo-random number generator 1.

時刻t4にて、電源がオンされて電源電圧VDDが上昇を始める。このとき、制御部CP、演算部OPP、及びレジスタ部RGPは、電源電圧VDDが自己のしきい値電圧Vref2に対応する駆動電圧以下であるので、停止状態となっている。   At time t4, the power supply is turned on and the power supply voltage VDD starts to rise. At this time, the control unit CP, the calculation unit OPP, and the register unit RGP are in a stopped state because the power supply voltage VDD is equal to or lower than the drive voltage corresponding to the threshold voltage Vref2 of its own.

時刻t5にて、電源電圧VDDが、例えば制御部CPに設定された1.5Vのしきい値電圧Vref2を上回る。これを制御部CPが検出すると、制御部CPは強誘電体メモリ部FMPにハイレベルの制御信号CPMを出力する。これにより、擬似乱数生成装置1はデータ読出動作を開始する。   At time t5, the power supply voltage VDD exceeds the threshold voltage Vref2 of 1.5 V set in the control unit CP, for example. When the control unit CP detects this, the control unit CP outputs a high level control signal CPM to the ferroelectric memory unit FMP. Thereby, the pseudo random number generation device 1 starts the data reading operation.

時刻t6にて、電源電圧VDDがしきい値電圧Vref1以上となったことを制御部CPが検出すると、制御部CPの制御によりレジスタRG4から外部への乱数データRD3の出力を許可する。このとき、乱数データRD3は、電源がオフされ電源電圧VDDが擬似乱数生成装置1の各構成のしきい値電圧Vref2に対応する駆動電圧以下となる前に擬似乱数生成装置1にて生成されていた乱数データに基づいて生成された乱数データとなる。このため、本発明にかかる擬似乱数生成装置1によって生成され出力される乱数データRD3は、従来の擬似乱数生成装置1のように電源がオンされる等の要因で電源電圧VDDが立ち上がった後に初期値に対して所定回数乱数生成を行うことで生成していた乱数データに比べて、はるかに推測が困難なものなる。   When the control unit CP detects that the power supply voltage VDD is equal to or higher than the threshold voltage Vref1 at time t6, the control unit CP controls the output of the random number data RD3 from the register RG4 to the outside. At this time, the random number data RD3 is generated by the pseudorandom number generator 1 before the power is turned off and the power supply voltage VDD becomes equal to or lower than the drive voltage corresponding to the threshold voltage Vref2 of each configuration of the pseudorandom number generator 1. Random number data generated based on the random number data. For this reason, the random number data RD3 generated and output by the pseudo random number generation device 1 according to the present invention is the initial value after the power supply voltage VDD rises due to factors such as turning on the power as in the conventional pseudo random number generation device 1. Compared to random number data generated by performing random number generation on a value a predetermined number of times, it is much more difficult to guess.

以上、本発明の擬似乱数生成装置1によれば、セキュリティを向上できる。   As described above, according to the pseudo random number generation device 1 of the present invention, security can be improved.

なお、本発明の実施形態では、電源がオンオフされることに伴って電源電圧VDDが上昇又は低下された場合におけるレジスタ部RGPと強誘電体メモリ部FMPとの間の乱数データのやり取りについて記載したが、レジスタ部RGPと強誘電体メモリ部FMPとの間の乱数データのやり取りは、電源電圧VDDの変化に起因するものに限られない。すなわち、例えば電源電圧VDDに変動が無く、実際に低下又は上昇していない場合であっても、制御部CPからハイレベルの制御信号CPMを出力することによって、レジスタ部RGPにて保持された乱数データを強誘電体メモリ部FMPに書き込むことができ、また、強誘電体メモリ部FMPに格納された乱数データをレジスタ部RGPに保持させることができる。   In the embodiment of the present invention, the exchange of random number data between the register unit RGP and the ferroelectric memory unit FMP when the power supply voltage VDD is increased or decreased as the power is turned on / off is described. However, the exchange of random number data between the register unit RGP and the ferroelectric memory unit FMP is not limited to that caused by a change in the power supply voltage VDD. That is, for example, even when the power supply voltage VDD does not vary and does not actually decrease or increase, the random number held in the register unit RGP by outputting the high-level control signal CPM from the control unit CP. Data can be written in the ferroelectric memory unit FMP, and random number data stored in the ferroelectric memory unit FMP can be held in the register unit RGP.

また、本発明の実施形態では、擬似乱数生成装置1からの出力データとして、乱数データRD3がレジスタRG4から出力される構成について記載したが、乱数データRD3は、演算回路OP2から直接擬似乱数生成装置1からの出力データとして出力される構成としても良い。   In the embodiment of the present invention, the configuration in which the random number data RD3 is output from the register RG4 as the output data from the pseudorandom number generator 1 is described. However, the random number data RD3 is directly output from the arithmetic circuit OP2 to the pseudorandom number generator. 1 may be configured to be output as output data from 1.

本発明にかかる擬似乱数生成装置によれば、セキュリティを向上できるので、産業上の利用可能性は極めて高い。   According to the pseudo-random number generation apparatus according to the present invention, security can be improved, and thus industrial applicability is extremely high.

1 擬似乱数生成装置
CP 制御部
CPM、CPO 制御信号
FMP 強誘電体メモリ部
FM1、FM2、FM3、FM4 強誘電体メモリ
OPP 演算部
RD1、RD2、RD3 乱数データ
RGP レジスタ部
RG1、RG2、RG3、RG4 レジスタ
VDD 電源電圧
1 Pseudorandom number generator CP control unit CPM, CPO control signal FMP ferroelectric memory unit FM1, FM2, FM3, FM4 ferroelectric memory OPP operation unit RD1, RD2, RD3 Random number data RGP register unit RG1, RG2, RG3, RG4 Register VDD Power supply voltage

Claims (6)

駆動電圧以上の電源電圧が供給されている間、第1の乱数データを保持する第1のレジスタと、
前記第1のレジスタに格納された前記第1の乱数データに基づいて第2の乱数データを生成する第1の演算回路と、
前記駆動電圧以上の前記電源電圧が供給されている間、前記第2の乱数データを保持する第2のレジスタと、
前記駆動電圧以上の前記電源電圧が前記第1のレジスタに供給されない期間、前記第1の乱数データを保持する第1の強誘電体メモリと、
前記駆動電圧以上の前記電源電圧が前記第2のレジスタに供給されない期間、前記第2の乱数データを保持する第2の強誘電体メモリと、
を有することを特徴とする擬似乱数生成装置。
A first register for holding first random number data while a power supply voltage equal to or higher than the drive voltage is supplied;
A first arithmetic circuit that generates second random number data based on the first random number data stored in the first register;
A second register for holding the second random number data while the power supply voltage equal to or higher than the drive voltage is supplied;
A first ferroelectric memory that holds the first random number data during a period in which the power supply voltage equal to or higher than the drive voltage is not supplied to the first register;
A second ferroelectric memory that holds the second random number data during a period in which the power supply voltage equal to or higher than the driving voltage is not supplied to the second register;
A pseudo-random number generator characterized by comprising:
前記第1のレジスタに保持された前記第1の乱数データを前記第1の強誘電体メモリに格納する制御を行い、且つ前記第2のレジスタに保持された前記第2の乱数データを前記第2の強誘電体メモリに格納する制御を行い、
前記第1の強誘電体メモリに格納された前記第1の乱数データを前記第1のレジスタに保持させる制御を行い、且つ前記第2の強誘電体メモリに格納された前記第2の乱数データを前記第2のレジスタに保持させる制御を行う制御部を有することを特徴とする請求項1に記載の擬似乱数生成装置。
The first random number data held in the first register is controlled to be stored in the first ferroelectric memory, and the second random number data held in the second register is stored in the first register. 2 to store in the ferroelectric memory,
The second random number data stored in the second ferroelectric memory is controlled to hold the first random number data stored in the first ferroelectric memory in the first register. 2. The pseudorandom number generation device according to claim 1, further comprising a control unit that performs control for holding the second register in the second register.
前記制御部は、
前記第1のレジスタおよび前記第2のレジスタに供給される前記電源電圧が、第1のしきい値電圧以上である場合から前記第1のしきい値電圧を下回った場合に、前記第1のレジスタに保持された前記第1の乱数データを前記第1の強誘電体メモリに格納する制御を行い、且つ前記第2のレジスタに保持された前記第2の乱数データを前記第2の強誘電体メモリに格納する制御を行い、
前記第1のレジスタおよび前記第2のレジスタに供給される前記電源電圧が、前記第1のしきい値電圧よりも低い第2のしきい値電圧である場合から前記第2のしきい値電圧を上回った場合に、前記第1の強誘電体メモリに格納された前記第1の乱数データを前記第1のレジスタに保持させる制御を行い、且つ前記第2の強誘電体メモリに格納された前記第2の乱数データを前記第2のレジスタに保持させる制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の擬似乱数生成装置。
The controller is
When the power supply voltage supplied to the first register and the second register is lower than the first threshold voltage from when the power supply voltage is equal to or higher than the first threshold voltage, The first random number data held in the register is controlled to be stored in the first ferroelectric memory, and the second random number data held in the second register is changed to the second ferroelectric data. Control to store in the body memory,
From the case where the power supply voltage supplied to the first register and the second register is a second threshold voltage lower than the first threshold voltage, the second threshold voltage The first random number data stored in the first ferroelectric memory is controlled to be held in the first register, and stored in the second ferroelectric memory. The pseudo-random number generation device according to claim 2, wherein the second random number data is controlled to be stored in the second register.
前記第2のレジスタに格納された前記第2の乱数データに基づいて第3の乱数データを生成する第2の演算回路と、
前記駆動電圧以上の前記電源電圧が供給されている間、前記第3の乱数データを保持する第3のレジスタと、
前記駆動電圧以上の前記電源電圧が前記第3のレジスタに供給されない期間、前記第3の乱数データを保持する第3の強誘電体メモリと、
を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の擬似乱数生成装置。
A second arithmetic circuit for generating third random number data based on the second random number data stored in the second register;
A third register for holding the third random number data while the power supply voltage equal to or higher than the drive voltage is supplied;
A third ferroelectric memory that holds the third random number data during a period in which the power supply voltage equal to or higher than the drive voltage is not supplied to the third register;
The pseudo-random number generator according to claim 1, wherein the pseudo-random number generator is provided.
前記第2の演算回路にて生成された前記第3の乱数データを外部に出力することを特徴とする請求項4に記載の擬似乱数生成装置。   The pseudorandom number generation device according to claim 4, wherein the third random number data generated by the second arithmetic circuit is output to the outside. 駆動電圧以上の電源電圧が供給されている間、前記第1の乱数データを保持し、前記第1のレジスタに前記第1の乱数データを出力する第4のレジスタと、
前記駆動電圧以上の前記電源電圧が前記第4のレジスタに供給されない期間、前記第1の乱数データを保持する第4の強誘電体メモリと、
を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の擬似乱数生成装置。
A fourth register for holding the first random number data and outputting the first random number data to the first register while a power supply voltage equal to or higher than a drive voltage is supplied;
A fourth ferroelectric memory that holds the first random number data during a period in which the power supply voltage equal to or higher than the drive voltage is not supplied to the fourth register;
The pseudorandom number generator according to claim 1, wherein the pseudorandom number generator is provided.
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