基于交叉耦合结构的低开销高安全性PUF电路

来源：电子与信息学报杂志2025年第9期北京时间：

作者：汪鹏君, 任明泽, 陈博, 胡双

单位：1.温州大学电气与电子工程学院 温州 3250352.宁波大学信息科学与工程学院 宁波 315211

摘要：物理不可克隆函数(PUF)作为芯片的唯一身份标识，在资源受限的物联网设备中应用前景广阔，但面临着硬件成本过高和其自身易受攻击而导致安全性不足的问题。该文基于双稳态电路的物理特性，提出一种交叉耦合结构的低开销、高安全性强PUF电路。首先，同时激活多个双稳态单元字线，指数级提升激励响应对数量；然后，利用异或树结构混淆多路PUF，提高PUF均匀性与抗攻击能力；最后，利用Virtuoso软件在TSMC 28 nm工艺下仿真验证，并分析其抗机器学习攻击能力与统计特性。实验结果表明，当机器学习训练集激励响应对数量达104时，逻辑回归、支持向量机、人工神经网络等经典机器学习算法预测率均接近50%的随机猜测，且PUF电路的随机性、唯一性和可靠性等性能均表现良好，硬件开销低于传统仲裁器PUF(APUF)，适合应用在低成本的物联网设备认证场景。

关键词：交叉耦合结构, 机器学习, 高安全性, 强PUF

基金资助：国家自然科学基金(62174121, 62234008, 62374117)，浙江省“尖兵领雁+X”科技计划项目(2025C01063)