基于ZnO忆阻器的高鲁棒性毛刺型物理不可克隆函数设计

来源：电子与信息学报杂志2023年第9期北京时间：

作者：陈鑫辉, 倪力, 刘子坚, 张跃军, 陈祺来, 刘钢

单位：1.金华职业技术学院信息工程学院 金华 3210172.宁波大学信息科学与工程学院 宁波 3152113.上海交通大学电子信息与电气工程学院 上海 200240

摘要：物理不可克隆函数(PUF)作为硬件安全原语，广泛应用于众多领域。针对传统硅基类PUF电路可靠性差和易受建模攻击等问题，该文提出一种基于忆阻器的“毛刺”型物理不可克隆函数电路(Glitch-PUF)。该方案首先利用忆阻器的非易失性和阻变效应，实现二值逻辑完备集；然后，利用完备集和竞争冒险现象设计忆阻毛刺产生模块，通过选通信号控制流经忆阻交叉阵列路径的延时大小，改变“毛刺”宽度获得稳定“毛刺”输出；最后，利用忆阻器的存算一体特性和施密特回滞效应设计忆阻采样模块，并测试Glitch-PUF性能。实验结果表明，所设计的Glitch-PUF电路相比文献，抗攻击性提高4.9%～14.3%，随机性达到98.2%，误码率(BER)为0.08%，具有优异的鲁棒性和稳定性。

关键词：物理不可克隆函数, 忆阻器, 硬件安全, 稳定性

基金资助：国家自然科学基金(61871244, 62104267)，浙江省省属高校基本科研业务费专项资金(SJLY2020015)，浙江省大学生新苗人才计划(2022R474A001)，金华市重大(重点)科学技术研究计划(2021-1-014)