低功耗随机数发生器的设计研究(I)

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1、论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：⑧论文作者签名：宣敝指导教师签名：_}丝刍於璺醯虿lj擞醴9i2醴虫乞望磁：答辩委员会主席：缅蠢笨盔筮捡强盘i兰绥盥乞童逮。．委员1：垒纽斛撇．激i1叁望毖螈委员2：氆至绝．刍=l捌堡蕴鱼i王筵虫乞魏．．委员3：委员4：委员5：墓㈣一浙江大学研究生学位论文独创性声明f㈣卿本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江太堂或其

2、他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：断戈起签字日期．矽2丫年>月I】日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：静兑趣签字日期：∞。’年

3、弓川1日翩始f惑瓜签字日期：、。’年弓月cf日浙江大学硕士学位论文致谢时光飞逝，研究生生活即将结束。在两年多的时间里，学习了很多的知识，结识了许多的良师益友。无论是专业方面，还是做人做事，这段生活都教会了许多，让我取得了很大的进步，给我的人生添加了极其宝贵的财富。在此我首先要对我的导师沈海斌教授表示衷心的感谢。本论文的选题和研究工作都是在沈海斌老师的精心指导下完成的。两年多的时间里，沈老师在生活和学习上给了我非常大的帮助，沈老师的悉心指导和谆谆教诲使我快速成长。沈老师广博的知识、精益求精的工作作风和严谨

4、的治学精神让我非常钦佩，收益终身。沈老师不仅关心我的学业和工作，更关心我的职业和人生规划，对我的人生态度起到积极的引导作用。同时在处理事情、待人接物等方面的指点都让我受益匪浅。同时，十分感谢严晓浪教授、何乐年教授等集成电路设计研究所的老师，给我们创造了如此优越的科研学习环境和浓郁的学习氛围。十分感谢马力、庞博、冯文杰、蒋旭、沈俊、牛涛等师兄对我学习和生活的无私帮助。还要感谢谢表铭、杨海、陈曦、卞桂龙、张伟林、陶泳任同学，大家的讨论和互相学习给了我很多启发，是你们让我的研究生生活更加的丰富多彩。同时感谢我

5、的父母，家人，朋友，你们的支持是我不断努力前进的动力源泉。同时祝福我的所有亲人、师长、朋友们身体健康、幸福快乐。浙江大学硕士学位论文摘要近年来，随着网络技术、信息技术、微电子技术的快速发展进步，对于信息数据在传递、存储过程中的安全问题也日益突出。信息安全在硬件领域中最关键的主题就是怎样设计高质量的随机数发生器芯片，而功耗问题是现今芯片设计的核心问题，随机数发生器芯片也不例外。此外，序列的安全性也是判定随机数发生器优劣的重要参考。由于功能的特殊性，随机数发生器对于时序的要求相对没有其它电路严格。在我们之前

6、流片的一款采用sMIc6snm工艺设计的随机数发生器，只需要2MHz的频率向外围电路输送数据，但同时功耗达到了近10mw。本文针对这个问题展开研究，设计了一个适应于低速工作同时功耗非常低的随机数发生器。速度和功耗的综合判定指标：能量延迟积也得到了一定程度的优化。本设计同样基于sMIc65nm标准工艺，通过降低供电电压来优化功耗，该工艺标准供电电压是1．2v，设计供电电压o．3V。整个设计是通过全定制的方法来实现的。首先给出了超低压下工作的数字标准单元电路结构，分析它们的特性；然后通过单元表征等步骤，生成

7、我们所设计的库单元的相应标准格式文件，配合EDA工具的使用，通过数字Ic的流程完成版图设计。采用全定制的方法不仅有助于单元特性的分析，更重要的是其自建库方式使得我们的设计可以作为JP单元移植，提升了本设计的实用性。版图设计中选取了能够直接输入ot3v电压的IoPAD，并设计了与外围设备通信用的电平转换电路，进一步保障了设计的实用性。最后，对设计进行仿真测试，显示芯片的功耗维持在uw级别，验证了整个电路的功耗非常低的特点，产生的随机序列也显示了良好的性能。关键词：随机数发生器；低功耗；极低电压；芯片设计；

8、金定制；浙江大学硕士学位论文AbstractlnfOrmationsecurityissuesinthetransmissiOnandstorageisbecomingincreaslyprominentwiththerapiddeVeIopmentofnetwork，informationandmicr0electronicstechn0Iogyinrecentyears．ThemostimportanttopicofinformatiO