旨在防伪造的主动式IC计量技术研究

《旨在防伪造的主动式IC计量技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文旨在防伪造的主动式IC计量技术研究SUTDYOFACTIVEICMETERINGFORANTI-COUNTERFEIT钱学森哈尔滨工业大学2017年12月国内图书分类号：TN47学校代码：10213国际图书分类号：621.38密级：公开工学硕士学位论文旨在防伪造的主动式IC计量技术研究硕士研究生：钱学森导师：崔爱娇副教授申请学位：工学硕士学科：微电子学与固体电子学所在单位：深圳研究生院答辩日期：2017年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN47U.D.C:621.38Adissertationsubmittedinpartialfulfillm

2、entoftherequirementsfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringSTUDYOFACTIVEICMETERINGFORANTI-COUNTERFEITCandidate：QianXuesenSupervisor：AssociateProf.CuiAijiaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngineeringSpecialty：MicroelectronicsandSolidStateElectronicsAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDat

3、eofDefense：Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着半导体制造工艺的发展，如今，人们已经可以将数以亿计的晶体管集成在一块芯片上，集成电路（IC）的设计复杂度也随之迅猛提升。用于芯片制造的资金投入也迅速攀升。在这种情况下，越来越多的公司选择将自己设计的芯片交由代工厂进行生产制造。该模式促进了芯片设计公司和代工厂各司其职，各自做自己最擅长的事。然而，这种不对称的生产模式也导致了很多安全及知识产权的问题。当设计公司将他们的设计提交给代工厂进行生产制造时，设计公司并不能够有效控制芯片生产数量，因为在生产

4、制造过程中，代工厂已获得该芯片的所有制造信息。这种IC设计者与代工厂之间的不对等的关系给设计者带来了诸多不利。为了能够使设计者有效的控制芯片的后端生产，研究者提出了IC计量技术，这项技术能够使得设计者通过主动或被动的措施，避免这种过量生产的问题。根据工作机理，现有的计量技术可以分为被动式IC计量技术与主动式IC计量技术两种。被动式IC计量技术是指给每一块生产出来的芯片分配一个独特唯一的ID，并将这些ID记录在数据库中。如果测得一块芯片的ID没有在数据库中或者两块芯片有一样的ID，那么就可以认为代工厂过量生产了芯片。但这种技术仅仅能检测到过量生产的芯片，而过量生产的芯片依然能够正常使用。并且

5、，需要花费的大量精力去检测和统计市场上是否有过量生产的芯片。而主动式IC计量技术不仅给每块芯片分配了一个独特的ID，并且给芯片加了一把锁。当将设计描述交给代工厂进行生产后，芯片制造出来之后是锁住的，不能正常工作的。这些制造出来的芯片必须从设计者手中获取相应的独特钥匙，并对芯片进行解锁激活后才能进行后续的测试、封装以及流向市场。从而，即使代工厂多生产了芯片，这些芯片也是不能通过测试以及流向市场的，因为这些多生产的芯片没有设计者提供的独特钥匙。因此，主动式IC计量技术能够更好的保护设计者的知识产权。通过以上对比，我们知道主动式IC计量技术能够更有效的保护设计者的知识产权。根据主动式IC计量技术

6、的加锁机理的不同，可将主动式IC计量技术分为外在式IC计量技术和内在式计量技术两种。然而，现存的主动式IC计量技术不管在开销上还是安全性上都有一定的不足。在外在式的主动计量机制中，首先，并没有很好的克服ID生成器的稳定性不足的问题。因为目前物理不可克隆函数（PUF）多用于ID的生成，而PUF响应总是随着环境温度以及电压的变化发生变化，而-I-摘要ID又与芯片的钥匙相关。如果芯片的ID发生变化，将导致原来的钥匙失效。其次，现存外在式的加锁机制多为在组合逻辑电路的非关键路径上插入异或门，然而这种加锁机制可能给电路的时序造成影响。在内在式的主动式计量机制中，目前，主要通过扩展原始设计中的FSM实

7、现加锁设计。然而，这种计量机制中，由于解锁时从额外增加的状态回到初始复位状态的入口单一，如果，攻击者识别出这个复位状态并通过入侵式的攻击方法，并旁路掉额外增加的状态，使得电路直接上电到初始复位状态，这将导致该保护方案失效。如何克服主动式IC计量技术的不足，这是现今这个课题的研究热点以及难点。在本课题中，我提出了两个新的主动式计量机制，不仅能帮设计公司保护他们的知识产权，并且能有效的克服以上这些主动式IC计量技术中的缺点。