[实用新型]一种芯片布局结构

说明书

本实用新型实施例提供一种芯片布局结构，所述结构包括不可复制功能单元矩阵即PUF单元矩阵、外围电路单元及接地保护槽；在所述PUF单元矩阵周边设置所述外围电路单元；所述接地保护槽设置在所述PUF单元矩阵与所述外围电路单元之间。通过在PUF单元矩阵与外围电路单元之间设置接地保护槽，克服PUF单元矩阵函数映射受周边电路影响导致的不稳定，避免了由于该不稳定引起的PUF芯片失效；这种布局设计方法适合所有类型的PUF芯片。

技术领域

本实用新型属于电学领域，尤其涉及一种芯片布局结构。

背景技术

不可复制功能芯片(PUF芯片)已经被证明在物联网和其他终端设备上用于识别、认证和加密/解密功能。PUF芯片是物理不可克隆函数，输入(挑战)/输出(响应)之间的函数映射关系是靠物理或模拟的办法来实现，与计算机和数学的函数映射关系不同，PUF芯片的函数映射关系会被外界温度、偏置电压等参量的影响，同样的输入(挑战)输出(响应)会有些不同，这令为PUF芯片在识别、认证和加密的应用上造成困扰，尤其当PUF芯片的响应稳定性超过一定的程度，PUF芯片就会失效，变得完全不可用。

PUF芯片内部的关键组成部分就是由PUF单元组成的矩阵，这个PUF单元对于1bit的挑战，输出1bit的响应，现有的PUF矩阵由16×16或8×16或32×16等组成，这是PUF芯片的关键组成部分，利用了微电子制造工艺在每一个元器件的性能的涨落，导致每一单元的挑战/响应的函数关系是随机的，但是我们希望是稳定的，在不同时刻，不同的工作环境这种函数映射关系都保持稳定。

但是，由于PUF芯片除了PUF单元矩阵部分外，围绕PUF单元矩阵需要配备读出电路，电源偏置电路等其他外围电路，这些外围电路在工作过程中不可避地会引入噪声，还会通过衬底串扰引入偏置电压的不均匀性等，会导致PUF单元矩阵的电气特性不均匀，并且这种不均匀是不稳定的，这会引起PUF单元矩阵的函数映射特性的失效。尤其是对于PUF单元矩阵的周边单元来说，影响更甚。而这些周边PUF单元占整个PUF单元矩阵超过10％，以32×16为例，48/512≈10％。这很容易导致PUF单元矩阵超过10％的失效。

发明内容

本实用新型实施例提供一种芯片布局结构，用以克服PUF单元矩阵函数映射受周边电路影响导致的不稳定而引起的PUF芯片失效，这种布局设计结构适合所有类型的PUF芯片。

为达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种芯片布局结构，所述结构包括不可复制功能单元矩阵即PUF单元矩阵、外围电路单元及接地保护槽；

在所述PUF单元矩阵周边设置所述外围电路单元；

所述接地保护槽设置在所述PUF单元矩阵与所述外围电路单元之间。

进一步地，所述接地保护槽为凹槽结构，所述PUF单元矩阵设置在所述接地保护槽的凹槽内。

进一步地，所述PUF单元矩阵边缘与所述接地保护槽之间的距离设置在0.5微米至2微米的范围之间。

进一步地，所述接地保护槽由高掺杂P型层、接地金属及硅衬底组成。

进一步地，所述接地金属与所述高掺杂P型层之间设置为欧姆接触。

进一步地，所述PUF单元矩阵的外圈PUF单元为虚拟状态的PUF单元。

进一步地，所述PUF单元矩阵的外两圈PUF单元为虚拟状态的PUF单元。

进一步地，在所述PUF单元矩阵的PUF单元之间设置氧化隔离层。

进一步地，所述外围电路单元包括：读出电路、选址电路、控制电路及偏置电路。