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申请/专利权人：湖北工业大学

摘要：本发明涉及一种新型静态隐匿的DFF‑PUF复合电路，包括输入端口D、第一锁存器Latch1、第二锁存器Latch2、使能开关SW和输出端口Q，本发明涉及一种新型静态隐匿的DFF‑PUF复合电路，无需辅助数据和不具有明显物理修调特征的失配源自检测电路，筛选高稳定性响应的DFF‑PUF作为密钥单元，针对芯片生产后，其密钥可靠性可能不具备理论分析那么完备，因此在确定具有高稳定性响应的密钥单元后，可采用热载流子注入修调方法人为增加失配源之间的差异，进一步提高密钥单元对环境干扰的鲁棒性或者消除不稳定密钥，在原有主体PUF电路的基础上仅增加了两个MOS管，相较于传统的经过系统算法去增强电路可靠性，极大的降低了硬件开销。

主权项：1.一种新型静态隐匿的DFF-PUF复合电路，其特征在于，包括输入端口D、第一锁存器Latch1、第二锁存器Latch2、使能开关SW和输出端口Q，所述第一锁存器Latch1包括第一传送门TG1、第一反相器FXQ1和第一非门INV1，所述输入端口D与第一传送门TG1的输入端电性连接，所述第一传送门TG1的输出端分别与第一反相器FXQ1的输出端和第一非门INV1的输入端电性连接，所述第二锁存器Latch2包括第二传送门TG2、第二反相器FXQ2、热载流子注入HCI和第二非门INV2，所述第一反相器FXQ1的输入端和第一非门INV1的输出端均与第二传送门TG2的输入端电性连接，所述第二传送门TG2的输出端分别与第二反相器FXQ2的输出端和第二非门INV2的输入端电性连接，所述第二反相器FXQ2的输出端与热载流子注入HCI的输入端电性连接，所述第二反相器FXQ2的输入端和第二非门INV2的输出端及使能开关SW的漏极均与输出端口Q电性连接；所述输入端口D用于输入信号，所述第一锁存器Latch1用于对输入的信号进行传输或存储，所述第二锁存器Latch2用于对第一锁存器Latch1输出的信号进行传输或存储，所述第一传送门TG1用于对输入的信号进行传输，所述第二传送门TG2用于对第一锁存器Latch1输出的信号进行传输，所述第一反相器FXQ1和第二反相器FXQ2均用于对输入的信号进行输出翻转或存储，所述第一非门INV1和第二非门INV2均用于对输入的信号进行翻转，所述使能开关SW用于控制第二传送门TG2、第二反相器FXQ2的通断以及第二非门INV2是否短接，所述HCI用于控制第二反相器FXQ2进行阈值电压调整；第一控制时钟信号CLK分别连接在第一传送门TG1的第一输入控制信号端、第一反相器FXQ1的第一输入控制信号端、第二反相器FXQ2的第一输入控制信号端、第二反相器FXQ2的第二输入控制信号端、第二反相器FXQ2的第三输入控制信号端和第二反相器FXQ2的第四输入控制信号端，第二控制时钟信号CLKB分别连接在第一传送门TG1的第二输入控制信号端、第一反相器FXQ1的第二输入控制信号端、第二传送门TG2的第一输入控制信号端和第二传送门TG2的第二输入控制信号端，第一控制时钟信号CLK和第二控制时钟信号CLKB为反向信号，使能开关SW产生的使能开关信号EN1分别连接在第二传送门TG2的第一输入控制信号端、第二传送门TG2的第二输入控制信号端、第二反相器FXQ2的第一输入控制信号端和第二反相器FXQ2的第二输入控制信号端，使能开关SW产生的使能开关信号EN2分别连接在第二反相器FXQ2的第三输入控制信号端和第二反相器FXQ2的第四输入控制信号端，使能开关信号EN3连接在热载流子注入HCI的输入控制信号端；具体包括以下四种运行状态：DFF状态：当使能开关信号EN1和使能开关信号EN2均为低电平0时，此时复合电路工作处于触发器状态，当第一控制时钟信号CLK为低电平0时，第一传送门TG1导通，此时输入信号通过输入端口D和第一传送门TG1传输进第一反相器FXQ1中，并通过第一非门INV1进行翻转，当第二控制时钟信号CLKB为高电平1时，第二传送门TG2截止，使得第一非门INV1的输出信号存储在第一反相器FXQ1中而不会进入第二传送门TG2中，当第一控制时钟信号CLK为高电平1时，第一传送门TG1截止，此时输入信号不再进入第一传送门TG1中，使得第一非门INV1的输出信号保持之前状态不变，当第二控制时钟信号CLKB为低电平0时，第二传送门TG2导通，将之前锁存在第一非门INV1的输出信号传输进第二传送门TG2中，然后进入第二非门INV2并通过输出端向外输出，实现输出信号等于输入信号；PUF密钥生成状态：当使能开关信号EN1为高电平1时，此时复合电路处于密钥生成的准备状态，第一传送门TG1、第一反相器FXQ1和第一非门INV1仍然根据第一控制时钟信号CLK对输入信号进行传输或存储，而第二非门INV2的输入端和输出端短接，且第二反相器FXQ2截止，此时令第二非门INV2的输入电压为VM，第二非门INV2的输出电压为VOUT，则第二反相器FXQ2的输出端与第二非门INV2的输入端连接处的电压与第二非门INV2输出的电压均维持在VM，当使能开关信号EN1和第一控制时钟信号CLK均为低电平0时，由于第二非门INV2的输出翻转阈值Vdecision等于VM，第二传送门TG2、第二反相器FXQ2和第二非门INV2将整体维持在亚稳态，根据第二反相器FXQ2驱动强度不匹配引起电流失衡，使得电压VM与Vdecision产生偏离电压ΔV，偏离电压ΔV进一步被第二非门INV2构成的灵敏放大器放大并锁存，实现数字密钥0或1的转换；PUF密钥可靠性增强状态：当使能开关信号EN1和使能开关信号EN2均为高电平1时，此时复合电路处于密钥生成的准备状态，第一传送门TG1、第一反相器FXQ1和第一非门INV1仍然根据第一控制时钟信号CLK对输入信号进行传输或存储，而第二非门INV2的输入端和输出端短接，且第二反相器FXQ2截止，此时令第二非门INV2的输入电压为VM，第二非门INV2的输出电压为VOUT，则第二反相器FXQ2的输出端与第二非门INV2的输入端连接处的电压与第二非门INV2输出的电压均维持在VM，当使能开关信号EN1、使能开关信号EN2和第一控制时钟信号CLK均为低电平0时，由于第二非门INV2的输出翻转阈值Vdecision等于VM，第二传送门TG2、第二反相器FXQ2和第二非门INV2将整体维持在亚稳态，根据第二反相器FXQ2驱动强度不匹配引起电流失衡，使得电压VM与Vdecision产生偏离电压ΔV，偏离电压ΔV进一步被第二非门INV2构成的灵敏放大器放大并锁存，实现数字密钥0或1的转换；HCI状态：当使能开关信号EN1、使能开关信号EN2、使能开关信号EN3和第一锁存器Latch1输出均为高电平1时，热载流子注入HCI将第二反相器FXQ2的漏极电压置为低电平0，此时将电源电压变为2VDD，改变第二反相器FXQ2的阈值电压，实现人为调节失配源的目的。

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