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第1章 绪论1

1.1 PUF概念与应用1

1.2 安全密钥生成技术4

1.3 PUF物理特性6

1.4 国内外相关研究工作7

1.5 本书主要内容13

第2章 新型PUF单元研究15

2.1 PUF单元工艺敏感性研究15

2.1.1 器件尺寸与工艺敏感性关系分析15

2.1.2 器件宽长比W/L与工艺敏感性关系分析16

2.2 PUF单元稳定性研究18

2.3 新型PUF单元设计19

2.3.1 延迟型PUF单元20

2.3.2 分压型PUF单元24

2.4 PUF单元工艺敏感性和稳定性仿真分析26

2.4.1 延迟型PUF单元27

2.4.2 分压型PUF单元30

2.5 本章小结33

第3章 新型PUF电路体系结构研究35

3.1 新型PUF电路体系结构35

3.2 基于延迟单元的PUF电路体系结构36

3.2.1 基于延迟单元的工艺敏感电路37

3.2.2 时间偏差放大电路40

3.2.3 时间偏差比较电路42

3.3 基于分压单元的PUF电路体系结构43

3.3.1 基于分压单元的工艺敏感电路43

3.3.2 高增益电压偏差放大电路44

3.3.3 高精度电压偏差比较电路45

3.4 本章小结46

第4章 PUF性能增强技术研究47

4.1 稳定性增强技术——新型的举手表决机制47

4.1.1 举手表决机制理论分析47

4.1.2 举手表决机制电路结构51

4.1.3 举手表决机制电路实现56

4.2 唯一性增强技术——全新的ID扩散算法60

4.2.1 扩散算法一61

4.2.2 扩散算法二64

4.2.3 扩散算法三68

4.3 安全性增强技术——特殊的布局布线策略73

4.3.1 对称布局等长布线技术73

4.3.2 顶层S型网格布线技术74

4.4 本章小结76

第5章 PUF芯片实现与评测78

5.1 基于电流饥饿型延迟单元的PUF实现78

5.1.1 面积、功耗和速度分析80

5.1.2 唯一性分析81

5.1.3 稳定性分析83

5.2 基于晶闸管型延迟单元的PUF实现87

5.2.1 面积、功耗和速度分析89

5.2.2 唯一性分析90

5.2.3 稳定性分析92

5.3 基于电阻-二极管型分压单元的PUF实现96

5.3.1 面积、功耗和速度分析96

5.3.2 唯一性分析99

5.3.3 稳定性分析100

5.4 基于纯电阻桥式网络型分压单元的PUF实现105

5.4.1 面积、功耗和速度分析105

5.4.2 唯一性分析108

5.4.3 稳定性分析109

5.5 四种类型的PUF设计性能比较114

5.6 本章小结115

第6章 总结和展望117

6.1 总结117

6.2 展望119

参考文献121