集積回路レイアウトの観点からみた暗号用デジタル断熱的論理回路の電流特性の解明

从集成电路布局角度阐释密码数字绝热逻辑电路的电流特性

• 批准号: 22K12025
• 负责人: 高橋 康宏
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Gifu University
• 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-22K12025/
• 关键词: 断熱的論理; 暗号回路; 集積回路; レイアウト設計; 電流変動; セキュア; レイアウト; 低消費電力

電子商取引などに利用される暗号回路を搭載したICカードは、利用にあたりプライバシーの保護や高信頼性が求められ、情報セキュリティをいかに実現するかが重要となっている。ICカードに用いられる集積回路内の論理回路は入力信号の状況により電流変動が異なるために暗号の平文処理が外部へ漏えいする可能性がある。申請者は入力信号と電流の遷移に相関がない断熱的論理を用いた暗号用論理回路を提案したが、集積回路の設計において、レイアウトの違いにより電流変動に差異が生じることが判明した。そこで、本研究では、今まで存在しなかったデジタル論理回路のレイアウトモデルを示すことで、暗号用の集積回路だけでなく、論理回路を用いる集積回路全般、例えばCPUなどの電流変動、消費電力変動の様子がレイアウトレベルから分かるようにすることを目的とする。本年度は、デジタル論理回路のレイアウトをいくつか用意して、ポストレウアウトシミュレーションから電流変動の差異を確認した。各種レイアウトの結果から、配線同士が交差せず、かつ、素子上を配線がまたがないようにレイアウトすることで、電流変動が少ないことが明らかとなった。これは、今までにない新しい知見である。次年度の集積回路試作に向けて、ポストレイアウトシミュレーションから電流変動の1次モデルを構築中である。さらに、論理回路のレイアウト数を増やすことで、電流モデルの精度向上についても実施中である。

配备了用于电子商务和其他目的的加密电路的IC卡需要保护和高可靠性时，以及如何实现信息安全性很重要。 IC卡中使用的集成电路中逻辑电路的当前波动因输入信号的情况而有所不同，因此加密的明文处理可能会泄漏到外部。申请人提出了使用绝热逻辑的加密逻辑电路，该电路与输入信号和电流的过渡无关，但发现由于集成电路设计的布局差异而导致电流波动的差异。因此，这项研究旨在展示直到现在才存在的数字逻辑电路的布局模型，因此不仅可以从布局级别观察到使用逻辑电路（例如CPU）的集成电路，而且还可以看到使用逻辑电路（例如CPU）的集成电路。今年，我们为数字逻辑电路准备了几种布局，并确认了当前的reu后仿真波动差异。各种布局的结果表明，通过布置，当前的波动很小，以使线路不会相交，并且接线不会在元素上相互交叉。这是从未见过的新发现。为了准备下一个会计年度的集成电路原型，目前正在通过延期后模拟构建当前波动的一阶模型。此外，通过增加逻辑电路的布局数量，当前模型的准确性也得到了提高。