[发明专利]使用反熔丝存储器阵列的PUF值生成

说明书

一种方法和系统用于生成针对物理不可克隆功能(PUF)的随机值以用于加密应用。PUF值生成装置包括两个基于电介质击穿的反熔丝和连接在反熔丝与电源轨之间的至少一个限流电路。两个反熔丝并联连接以用于通过同时向两个反熔丝施加高电压来进行在编程中的值生成。在高电压应力下的电介质击穿时间具有随机性质，并且因此对于每个反熔丝单元是唯一的。因此，击穿的随机时间引起一个单元在另一单元之前损坏，从而引起通过损坏的单元的高击穿电流。一旦建立通过一个损坏或编程的单元的高击穿电流，跨限流电路的电压降导致跨两个单元的电压降低，从而减慢第二单元中的时间相关击穿过程并且防止其在编程条件下损坏。

技术领域

本公开一般地涉及物理不可克隆功能(PUF)。更具体地，本公开涉及使用反熔丝存储器单元来生成随机二进制值作为PUF。

背景技术

物理不可克隆功能(PUF)是根据硬件设备的物理随机性能来生成一个或多个代码的硬件电路，并且因此很难(即使不是不可能)复制。PUF广泛用于军事和商业应用中的数据安全性，例如无人驾驶车辆、云计算等。PUF可以用于需要随机数的几乎任何应用中。这样的应用优选地要求代码在芯片上是随机芯片，使得即使通过逆向工程再现芯片的精确布局，再现的芯片的代码集合也不同于原始芯片。由一个芯片生成的值的集合必须随着时间、电压、温度等是恒定的。

发明内容

本公开的一个目的是消除或减轻先前的PUF值生成系统的至少一个缺点。

在第一方面，本公开提供了物理不可克隆功能(PUF)值生成系统。PUF值生成系统包括一对基于电介质击穿的反熔丝存储器单元和限流电路。这对基于电介质击穿的反熔丝存储器单元中的每一个具有彼此电耦合以用于接收第一电压的第一端子和彼此电耦合以用于接收第二电压的第二端子，以启用同时对两个反熔丝存储器单元的编程。限流电路被配置为在编程操作期间在第二端子耦合到第二电压时将第一电压耦合到第一端子。限流电路被配置为当在编程操作期间这对反熔丝存储器单元中的第一反熔丝存储器单元形成导电链路以从限流电路向第二端子传导电流时，在第一电压与第一端子之间提供电压差，该电压差然后抑制对这对反熔丝存储器单元中的第二反熔丝存储器单元的编程。根据一个本实施例，第一端子是反熔丝存储器单元的栅极端子，并且第二端子是彼此电耦合的反熔丝存储器单元的扩散接触件。此外，第一电压是编程电压，并且第二电压是VSS。

根据本实施例的一个方面，限流电路包括将编程电压耦合到栅极端子的字线驱动器电路的晶体管，并且电压差是栅极端子相对于编程电压的电压降。限流电路可以进一步包括用于提供编程电压的电压发生器。作为当前方面的替代，限流电路可以包括用于向栅极端子提供编程电压的电压发生器。作为本方面的替代，限流电路包括将VSS耦合到扩散接触件的写入驱动器电路的晶体管，并且电压差是扩散接触件相对于VSS的电压降。

根据本实施例的另一方面，栅极端子并联连接到由字线驱动器电路驱动的字线，并且扩散接触件连接到相应的位线。列访问电路系统被配置为选择性地将位线彼此耦合并且耦合到限流电路，并且限流电路包括字线驱动器电路。作为本实施例的另一方面的替代，第一反熔丝存储器单元的栅极端子和第二反熔丝存储器单元的栅极端子连接到同时激活的不同字线驱动器电路，并且扩散接触件连接到公共位线。这里，列访问电路系统被配置为选择性地将公共位线耦合到限流电路。

在第二方面，本公开提供了一种物理不可克隆功能(PUF)值生成的方法。该方法包括向彼此电耦合的一对反熔丝存储器单元的第一端子施加第一电压；向彼此电耦合的一对反熔丝存储器单元的第二端子施加第二电压，第一电压和第二电压对于编程反熔丝存储器单元是有效的；响应于第一电压和第二电压而在一对反熔丝存储器单元中的第一反熔丝存储器单元中形成导电链路，以从第一端子向第二端子传导电流；以及响应于从第一端子向第二端子传导的电流而改变第一端子的电压水平，该电压水平对于抑制编程这对反熔丝存储器单元中的第二反熔丝存储器单元是有效的。