近日，永利集团系统结构研究室的黄正峰教授、梁华国教授和卞景昌博士生，成功解决了面向物理不可克隆函数电路的可靠性量化建模难题，并设计出一种轻量级高可靠的反馈型环路物理不可克隆函数。相关成果在2024年1月正式以“Design Guidelines and Feedback Structure of Ring Oscillator PUF for Performance Improvement”为题发表在集成电路设计领域著名期刊、中国计算机学会A类期刊IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems（TCAD）上。

物理不可克隆函数（PUF）是一种硬件安全原语，利用制造过程中的工艺偏差为芯片生成数字指纹和密钥。基于环形振荡器的PUF（RO PUF）由于其高鲁棒性和易于设计，近年来得到了广泛的研究。然而，在其唯一性、可靠性相关的理论基础方面仍存在很多关键问题和挑战。课题组提出了一个基于晶体管级参数的定量分析方法，建立了基于晶体管级工艺参数的反相器时延敏感模型，并利用统计学方法量化了RO PUF的可靠性、唯一性和随机性等关键性能指标。同时，提出一种基于反馈型环路PUF结构，结合RO拓扑结构和XOR门的牵伸效应将可靠性同比提高近6%，唯一性接近理想值50%。该成果填补了物理不可克隆函数领域理论研究的空白，为设计和改进传统RO PUF提供可行的设计指导。

上述工作得到国家自然科学基金重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金面上项目、安徽省重点研发计划等项目的资助。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10201884

论文引用格式：Zhengfeng Huang, Jingchang Bian, Yankun Lin, Huaguo Liang, Tianming Ni*. Design Guidelines and Feedback Structure of Ring Oscillator PUF for Performance Improvement [J]. IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, 2024, 43(1): 71-84

（卞景昌/文 杨兆/图 黄正峰/审核）