[发明专利]电子系统及其操作方法

说明书

一种电子系统包括主机与客户端装置，其中客户端装置可被实际作为单个芯片封装式集成电路或多芯片电路，且具有逻辑以使用物理不可复制功能以产生安全密钥。所述装置可包括位于客户端上的逻辑以借由安全的方式将物理不可复制功能密钥提供至主机。物理不可复制功能可使用由非易失性存储器单元得到的熵以产生初始密钥。所述的逻辑用以停用对物理不可复制功能数据的改变，且因此在密钥储存于所述数据集后冻结所述密钥。

技术领域

本发明涉及包括闪存或其他非易失性存储器等存储器电路的集成电 路、电子装置以及其操作方法，所述集成电路具有利用独有密钥或独有辨 识码的安全特征。

背景技术

正在开发具有极高容量的包括非易失性存储器(例如闪存)的集成电 路存储器装置。某些技术被视为有可能会在集成电路上达成百万兆位级阵 列(terabit scalearray)。此外，存储器装置正被部署于借由网络内连的所 谓的“物联网(internet ofthings，IoT)”装置中，所述网络系以例如因特 网协议通信技术进行运作。对物联网装置及其他储存数据的装置的担忧是 数据安全性。因此，正在部署安全协议及查问/响应(challenge/response) 技术，所述安全协议需要以独有密钥进行加密并以独有ID进行鉴认。

安全协议需要使用密钥管理技术来产生、更新、储存及保护所利用的 独有密钥及ID。

物理不可复制功能(physical unclonable function，PUF)是一种可用 于为物理实体(例如集成电路)创建独有随机密钥的程序。使用物理不可 复制功能是一种用于产生供支持硬件固有安全(hardware intrinsic security， HIS)技术的芯片ID使用的密钥的解决方案。产生物理不可复制功能的电 路为，或包括，实现于实体结构中的物理实体，其中所述实体结构产生可 轻易评估但难以预测的码。

在具有高安全要求的应用(例如行动装置及嵌入式装置)中，已使用 物理不可复制功能来创建密钥。一种示例性物理不可复制功能是环形振荡 器物理不可复制功能(ring-oscillator PUF)，其使用栅的电路传播延迟所固 有的制造变化性(manufacturingvariability)。另一种示例性物理不可复制 功能是静态随机存取存储器(SRAM)物理不可复制功能，其中各晶体管 中的阈值电压差使得静态随机存取存储器以逻辑“0”或逻辑“1”来接通 电源。参见查尔斯-赫尔德(Charles Herder)等人所著的“物理不可复制 功能及应用：教程(Physical Unclonable Functions and Applications：A Tutorial)”，第1126页至第1141页，电机电子工程师学会的学报 (Proceedings of the IEEE)|第102卷，第8期，2014年8月。

现有技术已提出一种使用电阻式随机存取存储器(resistive random accessmemory)的物理性质的物理不可复制功能。参见吉本(Yoshimoto) 等人所著的“10年后用于40纳米嵌入式应用且在125℃下具有＜0.5％的 位错误率的基于电阻式随机存取存储器的物理不可复制功能(A ReRAM-based Physically Unclonable Function with Bit ErrorRate＜0.5％ after 10 years at 125℃ for 40nm embedded application)”，第198页至第199 页，2016 VLSI技术论文科技文摘研讨会(2016 Symposium on VLSI TechnologyDigest of Technical Papers)。在此论文中所呈现的应用提出了对 会因老化劣化而提高位错误率的电阻式随机存取存储器-物理不可复制功 能(ReRAM-PUF)的传统ID产生方法进行改良。然而，在此种基于电阻 式随机存取存储器的物理不可复制功能中，所创建的数据仍可能因存储器 单元的电阻漂移(drift)而受到破坏(corrupt)，此可使得位错误率在存取 或使用所储存密钥时是不可接受的。此种电阻漂移于在集成电路的某些应 用中(例如在汽车应用中)所遇到的高温条件下可能更突出。