《電子技術(shù)應(yīng)用》
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SRAM PUF 的可靠性日漸削弱

2020-02-21
來(lái)源:: EEWORLD
關(guān)鍵詞: 5G SRAM

  隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,,SRAM已不再是可靠的PUF安全解決方案,。

  5G時(shí)代的到來(lái),,促使每年有數(shù)十億設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò),,可能的安全漏洞也隨之增加,,安全性成為重要議題,,是故安全防護(hù)能力是不可輕忽的,。硬件安全是抵御攻擊時(shí)重要的根本方法,,換言之,,必須有可靠的信任根來(lái)保護(hù)系統(tǒng)免受黑客攻擊,。

  市場(chǎng)上存在許多尋找或建立信任根的解決方案。 其中,,芯片上的PUF(又名物理不可復(fù)制的功能)由于其獨(dú)特的特征和特性(如隨機(jī)性)而受到了最多的關(guān)注,。  但是,要作為一個(gè)完整產(chǎn)品生命周期里安全性之信任和種子的根源,,其表現(xiàn)需要相當(dāng)?shù)目煽啃詠?lái)對(duì)抗操作環(huán)境因子的變化,,例如電壓,溫度,,噪聲,,干擾等。

  SRAM PUF特性的缺陷

  SRAM PUF 主要是通過(guò)SRAM中一對(duì)MOSFET臨界電壓的局部不匹配特性(local mismatch)實(shí)現(xiàn)的,,它們會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正反饋環(huán)路,,這樣,由于不匹配特性引起的微小差異就會(huì)被放大并區(qū)分為0或1,,并儲(chǔ)存在SRAM中,。0或1的隨機(jī)性取決于SRAM中此對(duì)MOSFET臨界電壓的微小差異性。

  由于這種機(jī)制,,SRAM PUF的萃取隨機(jī)值的穩(wěn)定性將受到以下因素的嚴(yán)重影響:

  1) 不匹配程度:隨著晶圓制程技術(shù)的不斷精進(jìn),,一對(duì)MOSFET中的不匹配程度將變得微小,,這會(huì)導(dǎo)致在電源關(guān)閉后重新啟動(dòng)時(shí),SRAM中的儲(chǔ)存數(shù)據(jù)有可能會(huì)跟前一次SRAM中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)不同,。

  2) 環(huán)境條件的變化:環(huán)境條件的變化(例如溫度,,噪聲,電壓和干擾)將導(dǎo)致SRAM 萃取隨機(jī)值發(fā)生變化,。

  如上所述,,SRAM這些固有的缺點(diǎn),用于PUF會(huì)導(dǎo)致其初始狀態(tài)不穩(wěn)定,,使其成為不良的PUF解決方案,。

  修正SRAM PUF問(wèn)題所帶來(lái)的額外成本

  為了防止在電源重置期間SRAM初始狀態(tài)發(fā)生變化,需要使用錯(cuò)誤校正碼(ECC),。 為了恢復(fù)原始數(shù)據(jù),,需要存儲(chǔ)和保護(hù)輔助數(shù)據(jù),以便ECC可以使用它們來(lái)提取原始數(shù)據(jù),。 此過(guò)程非常耗時(shí),,因?yàn)榛謴?fù)數(shù)據(jù)將花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。保護(hù)輔助數(shù)據(jù)也是一個(gè)繁瑣的過(guò)程,,破壞了PUF的目的,,PUF的目的應(yīng)該是簡(jiǎn)單而安全的。 此外,,如果由于SRAM操作的老化效應(yīng)而出現(xiàn)更多錯(cuò)誤位,,則SRAM PUF將不可避免地發(fā)生故障。 盡管有多種方法可以提高SRAM PUF的可靠性,,但其所需的復(fù)雜后處理使其在產(chǎn)品使用周期中仍然存在相當(dāng)大的使用風(fēng)險(xiǎn)和無(wú)效率,。

  市場(chǎng)有任何新的PUF?

  擁有可靠的PUF對(duì)AIoT的安全至關(guān)重要,。 力旺電子最近提出了NeoPUF,,它利用氧化層質(zhì)量差異造成不同的穿隧電流作為隨機(jī)性的來(lái)源。該特性非常穩(wěn)定,,因?yàn)樗遣牧媳举|(zhì)的固有特性,,不會(huì)受環(huán)境變化的影響。


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