SDL PUF：高可靠自适应偏差锁定PUF电路

来源：电子与信息学报杂志2024年第5期北京时间：

作者：张源, 罗静茹, 张吉良

单位：湖南大学半导体学院(集成电路学院) 长沙 410000

摘要：物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF)作为一种新的硬件安全原语，通过提取工艺偏差产生唯一的响应序列为计算系统提供可信根。然而现有基于现场可编辑门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)的PUF难以在较宽的温度和电压范围内实现高可靠性。该文提出一种基于自定时环(Self-Timed Ring，STR)的自适应偏差锁定PUF(Self-adaption Deviation Locking PUF, SDL PUF)，首先利用STR延迟引起的振荡频率差产生PUF响应；然后通过在初始化阶段自适应配置，有效扩大STR环内的事件到达时间偏差，从而显著提高PUF的可靠性；最后进一步提出一种对比混淆策略，通过提取工艺偏差自动生成随机比特配置并混淆比较器，以抵抗侧信道攻击。在Xilinx Virtex-6 FPGA上实验结果表明， SDL PUF在0～80°C的温度范围和0.85～1.15V的电压范围内误码率为0， 唯一性和均匀性分别为49.29%和49.84%。

关键词：物理不可克隆函数, 自定时环, FPGA, 可靠性

基金资助：国家自然科学基金(U20A20202, 62122023)