ISSCC 2020: Varen čip verjetno v vašem življenju ne bo zmotil
PUF-ji so bloki znotraj čipov, katerih značilnosti se kažejo le, če jih napajamo. Svoje lastnosti in nepredvidljivo so naključno randomizirane z različnimi postopki, ko so narejeni, na način, da je vsak čip nekontrolirano edinstven, vendar ko je izdelana, je značilnost zanesljivo invariantna.
Ta poseben PUF je izdelan v 28 nm FDSOI za 256-bitno varno generiranje ključev in izpolnjuje tako AEC ‑ Q100 razred 1 kot ISO26262 ASIL-B pri temperaturi od -40 do 150 ° C.
Ključna stopnja napake je lahko osupljivih 1,41 × 10-64 v najslabših pogojih procesno napetost in temperatura (PVT), tudi po 15 letih visokotemperaturnega simuliranja staranja.
Vsak posamezen bit PUF je par vrat NAND, povezanih na način, ki primerja njihove mejne napetosti. "Pragovna napetost celic NAND ima Gaussovo porazdelitev," po besedah predstavnikov dokumenta ISSCC 2020 27.4, "Fizično nedostopna funkcija v 28nm tehnologiji FDSOI dosega visoko zanesljivost za AEC-Q100 Grade 1 in ISO26262 ASIL-B".
Če je razlika v pragu manjša od lokalne amplitude hrupa, naprave morda ne bodo zanesljivo brale, zato pari vrat z majhno razliko v pragu odstranijo (~ 25% naprav) s preverjevalnikom veljavnosti, ki jih meri večkrat pri različnih temperaturah.
Ključ PUF se ustvari z uporabo preostalih veljavnih parov, večinskega glasovanja in odpravljanja napak BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem).
Stopnja malo napake 8,62% med pari ustreza ciljnemu KER 2,11 × 10-15, kar ustreza <1ppm during the lifecycle of 15 years if one key is generated every second, according to the presentation.
Za povečanje zanesljivosti:
- Čip ima varovalni časovnik, ki nastavi alarm, če generacija ključev traja dlje, kot je bilo pričakovano
- Koda za preverjanje pristnosti sporočil (MAC), prvotno pridobljena iz ključa PUF, je shranjena v nehlapnem pomnilniku - to se primerja s ključem, ustvarjenim z MAC po vsaki naslednji generaciji ključev, da se preveri veljavnost
- V treh registrih se shrani generirani ključ PUF, ki omogoča popravek z večino glasov
- Na celotni poti podatkov za odkrivanje napak se uporabljajo dvojni drsniki - registri za obdelavo odgovorov PUF se podvojijo, da shranijo normalno vrednost in obrnjeno vrednost, tako da, ko se v registrih pojavi napaka, jo zaznamo s preverjanjem dveh vrednosti
Ključ PUF opravi test naključnosti NIST SP 800-22. Poraba energije je dinamična 0,38 mW in statična 0,28 μW.