[发明专利]一种带清零置位端口的功耗均衡触发器

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，具体涉及一种用于抗功耗攻击的清零置位端口的功耗均衡触发器。

背景技术

随着计算机网络、微电子学以及相关科学技术迅速发展促使信息化程度不断提高，信息安全成为了各行各业最关注的话题。因此对重要信息进行加密成为了保护信息安全最直接的方法，近年来伴随着集成电路的不断发展，密码芯片以其封闭性好、破解难度大、破解难度高的特点被众多产业用来实现信息加密。但是随着微电子行业的迅猛发展，密码芯片旁路攻击技术(Side-Channel Leakage)成为了密码芯片最大的威胁，图1为旁路攻击实施原理图，根据图示可知密码芯片在进行加密运算时会产生大量的旁路信息(如加密时泄露的功耗、电磁辐射以及运行时间等)，因此攻击者可以通过采样旁路信息并进行大量数据统计分析，可有效的实施密钥攻击。在众多密码芯片旁路攻击中功耗攻击以其攻击效率高、攻击成本低、实施难度相对较易已慢慢成为了攻击密码芯片最常用的攻击手段。如图2a、图2b所示，以反相器为例说明电路中功耗的产生来源，由于空穴和电子的迁移率具有差异，因此反相器PMOS管和NMOS管的宽度不同，漏电容也不同，公式(1)为计算电路动态功耗方程式；公式(2)为负载电容C_L在单位时间内所产生的能量。

P_dyn＝C_LVDD²f_0→1   (1)

EVDD=∫0∞ivdd(t)*VDDdt=Ct*VDD∫0vdddvout=CLVDD2---(2)]]>

根据公式(2)可知当负载电容C_L通过PMOS管充电时，输出电压从0升至VDD，此时从电源吸取一定的能量。该能量的一部分以热能形式消耗在PMOS管中，其余就存放在负载电容中。当输入信号发生0-1的跳变时，负载电容C_L上的电荷就会被放掉，其中另一部分也以热能的形式被消耗掉。从电荷移动的角度来说，无论在充电阶段还是放电阶段，每一个开关周期(由高到底或由低到高)都需要一个固定数量的能量即C_LVDD²，而在实际工作中必须考虑器件的开关频率f_0→1(表示消耗能量的翻转频率)。通过(1)式可以看出影响动态功耗的因素除了节点电容、电源电压以外还有输入信号的翻转频率。一个电路的开关活动性与输入信号的本质以及统计特性有关，如果输入信号保持不变，则不会发生任何开关，于是动态功耗为零，反之速度变化的信号会引起多次开关和功耗。因此保证任何不同输入变化下都产生相同的功耗成为了功耗均衡逻辑设计的核心思想。