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。

配备了用于电子商业交易的加密电路的IC卡需要隐私保护和高可靠性，并且重要的是实现信息安全。在IC卡中使用的集成电路中的逻辑电路中，电流波动取决于输入信号的状况，因此密码的比较处理可能会泄漏到外部。申请人提出了使用绝缘逻辑进行加密的逻辑电路，该逻辑在输入信号与电流之间没有相关性之间没有相关性，但是发现由于设计在设计中的布局差异而导致电流波动的差异发生差异集成电路。因此，在这项研究中，通过指示到目前为止不存在的数字逻辑电路的布局模型，不仅是专用的积累电路，而且还使用逻辑电路的整个集成电路，例如，CPU等。目的是使情况可以从布局级别理解。今年，我们准备了一些数字逻辑电路的布局，以确认诸多模拟中当前波动的差异。从各种布局的结果来看，可以通过布置接线来表明当前的波动很小，从而使接线没有相交，并且元件上的接线不存在。这是一种前所未有的新知识。下一个会计年度的集成电路原型正在建设当前波动的主要模型。此外，通过增加逻辑电路的布局数量，当前模型的准确性正在进行中。