Realization of chip authentication circuit using a leak monitor and elucidation of resistance mechanism against machine learning attacks

使用泄漏监视器实现芯片认证电路并阐明针对​​机器学习攻击的抵抗机制

• 批准号: 22K11959
• 负责人: 宇佐美 公良
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K11959/
• 关键词: PUF; ハードウェアセキュリティ; リーク電流; 製造ばらつき; 超低電圧; ハードウェア・セキュリティ

MOSトランジスタの製造ばらつきにより生ずるリーク電流のばらつきを、チップの個体認証に用いるべく、同一の回路からなる2つのリークモニタで僅かなリークばらつきを検出して利用する新たなPUF回路を考案し、65nmFDSOIプロセスを想定して設計した。とくに、IoTデバイスやセンサノード等への応用を考えた場合、環境発電で得られる小さい起電力でも動作できるような、動作電圧の広いPUF回路が求められる。このため、超低電圧(0.4V)まで動作させることを想定し、どの回路定数が最も性能に及ぼす影響が大きいかを、実験計画法を用いて特定し、回路を最適化した。これにより、超低電圧下での動作でも先行研究に比べPUFとしての性能（ユニーク性、再現性等）が上回ることがシミュレーションで確かめられた。この成果は電子情報通信学会の研究会で発表した。得られた知見に基づき、上記の製造プロセスでチップ試作を行うべくレイアウト設計を進めたが、国内の大学間で利用している試作サービスでは今後この製造プロセスでの試作が行われないことになり、中断を余儀なくされた。急遽、試作が継続される180nmプロセスを想定して回路を変更し、レイアウト設計を進めている。

为了利用 MOS 晶体管的制造差异引起的漏电流变化进行芯片个体认证，我们设计了一种新的 PUF 电路，该电路使用由同一电路制成的两个泄漏监视器来检测和利用泄漏的微小变化。 。特别是，当考虑应用于物联网设备、传感器节点等时，需要具有宽工作电压的PUF电路，即使通过能量收集获得的小电动势也能工作。为此，我们假设电路在超低电压（0.4V）下工作，通过使用实验设计方法来优化电路，以确定哪些电路常数对性能影响最大。结果，模拟证实，即使在超低电压下工作，PUF 的性能（独特性、再现性等）也优于之前的研究。研究结果在电子、信息和通信工程师学会的一次研究会议上公布。根据获得的知识，我们进行了版图设计，以便使用上述制造工艺制作芯片原型，但国内大学使用的原型制作服务将不再能够使用这种制造工艺制作原型，被迫暂停。运营。预计180nm工艺的电路已经改变，布局设计也正在进行中，原型生产将很快继续进行。

项目成果

リーク電流の製造ばらつきを利用したLRPUFの超低電圧に向けた回路の最適化とシミュレーション評価

利用漏电流的制造变化对超低压 LPUF 进行电路优化和仿真评估

• 发表时间: 2023
• 作者: 畑俊吉; 宇佐美公良
• 通讯作者: 宇佐美公良