[发明专利]对物理元件进行特定有序的执行的系统和方法

说明书

本发明公开了一种对物理元件进行特定有序的执行的系统和方法。本发明涉及半导体器件，更具体地涉及利用电子部件内的物理元件之间的固有差异以产生唯一且不可复制的数字的系统、设备和方法，所述数字是在统计上随机的且可复验的。在诸如金融终端的许多安全应用中，这些位可以用作识别、随机数种子或加密密钥。积分器耦合到多个物理元件，选择两个物理元件或元件集合并且根据这两个物理元件或元件集合之间的差异生成积分差异信号。比较判定逻辑进一步确定所选择的两个物理元件之间的差异是否与位的“1”或“0”相关联。在一些实施例中，多位数字由多个位组成，每个位可根据两个随机选择的物理元件或元件集合之间的差异而导出。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C§119(e)要求享有2012年9月28日提交的、题目为“System andMethod with Specific Ordered Execution over Physical Elements”、序列号为61／707792的临时申请的权益，其主题的全部内容通过参考引入本文。

技术领域

本申请涉及半导体器件，更具体地涉及利用电气部件内的物理元件之间的固有差异(difference)产生唯一且不可复制的数字的系统、设备和方法，所述数字是可复验的(repeatable)且在统计上是随机的。在包括金融终端的可信交易的许多安全应用中，这些数字可以用作识别、随机数种子或加密密钥。

背景技术

在许多安全应用中，电子部件优选地与物理上不可克隆的唯一数字相关联。该唯一数字可用作为标识来跟踪该电子部件，作为密码密钥来加密和解密敏感信息，或作为随机数种子来生成密码密钥。这些安全特征要求该唯一数字不仅从一个部件到下一个在统计上是随机的且不可预测的，而且是稳定的并优选地不受噪声、温度漂移和其他干扰的影响。此外，该唯一数字通常是固定不变的，即，随着时间可复验且在整个功率周期内不变。当用于安全目的时，嵌入了该唯一数字的物理结构优选地被深埋于该部件内部，并且通过电磁辐射测量或在显微镜下通过肉眼观察都不可辨识出来。这样高度机密的唯一数字对于在安全应用中提供增强的安全等级来说是至关重要的，尤其是对于金融终端内嵌入的安全微控制器而言。

在多数的现有安全应用中，该唯一数字通常由熔丝(fuse)、一次性可编程(OTP)存储阵列或静态随机访问存储器(SRAM)提供。简单的金属或多晶硅电阻性熔丝耦合到击穿电路，该击穿电路可传送一过高电流，使得该唯一数字根据用户规定而被烧入熔丝。OTP存储阵列包含有基于传统互补型金属氧化物半导体(CMOS)技术内的电容器或晶体管的熔丝和反熔丝。唯一数字可在第一次使用之前被编程到这些OTP熔丝和反熔丝。SRAM是一种基于双稳态锁存电路的传统半导体存储器，因此，其被用于存储该唯一数字。现有技术的解决方案通常很昂贵，并且在一些情况下，出于存储和可编程性的目的，必须依赖于非标准的制造工艺来实现特殊的结构，例如浮动栅极。

本领域技术人员可以从基于以上任意一种解决方案的安全应用中方便地重获该唯一数字。熔丝和OTP存储阵列可在显微镜下通过肉眼观察到，并可辨别出位“1”和“0”。不论其功率状态如何，SRAM可能会在篡改尝试中被电路直接耦合出来，因此，SRAM中存储的机密信息很容易被截取。除了其高成本之外，现有技术的解决方案容易受到越来越复杂的篡改攻击的影响。因此，需要不那么昂贵并且更安全的方案来生成唯一的、不可复制的、统计上随机的且可复验的数字，在许多安全应用中该数字能够用作部件识别、密码密钥或用于随机数的产生的种子。

发明内容

本发明的各种实施例涉及半导体器件，更具体地涉及利用电子部件内的物理元件之间的固有差异产生唯一且不可复制的数字的系统、设备和方法，所述数字是可复验的且在统计上是随机的。在包括金融终端中的可信交易的许多安全应用中，这些数字可以用作识别、随机数种子或加密密钥。