Abstract
A typical SRAM-based PUF is used in random number generation and key exchange process. The generated out puts should be preserved, but the values are changed owing to the external environment. This paper presents a new D-PUF logic employing a dual anti-fuse OTP memory to the SRAM-based PUF. The proposed PUF can enhance the reliability of the logic since it can preserve the output values. First, we construct the OTP memory using an anti-fuse. After power up, a SRAM generates the random values owing to the mismatch of cross coupled inverter pair. The generated random values are programed in the proposed anti-fuse ROM. The values that were programed in the ROM at once will not be changed and returned. Thus, the outputs of the proposed D-PUF are not affected by the environment variable such as the operation voltage and temperature variation, etc. Consequently, the reliability of the proposed PUF will be enhanced owing to the proposed dual anti-fuse ROM. Therefore, the proposed D-PUF can be stably operated, in particular, without the powerful ECC in the external environment that are changed.
기존 SRAM 기반 PUF (physical unclonable function)는 난수 생성 및 키교환에 사용된다. SRAM에서 생성된 출력값은 일정하게 유지되어야 하나, 외부 환경에 의해 변화하는 문제가 발생된다. 본 논문은 듀얼 안티퓨즈 OTP (one time programmable) 메모리를 SRAM 기반 PUF에 채택한 새로운 구조의 D-PUF (deterministic PUF) 회로를 제안한다. 제안된 PUF 회로는 SRAM에서 한 번 생성된 출력값을 일정하게 계속 유지시켜 PUF 회로의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 우선, 높은 보안 수준을 갖는 안티퓨즈를 이용하여 OTP 메모리를 구성하였다. SRAM은 크로스 커플 인버터쌍의 미스매치를 이용하여 전원이 들어온 후 초기값을 임의로 생성하고 이를 출력한다. 마스킹된 출력값은 안티퓨즈 OTP ROM(read-only memory)에 난수값으로 프로그램된다. 한번 프로그램된 ROM 값은 되돌려지지도 변화하지도 않는다. 따라서, 제안된 D-PUF 회로는 SRAM의 출력값을 OTP 메모리에 저장시켜 한 번 결정된 PUF 출력값을 계속 유지시킨다. 제안된 D-PUF의 출력은 동작 전압 및 온도 변화 등과 같은 외부 환경 변수에 영향을 받지 않아 신뢰성이 향상된다. 따라서, 제안된 D-PUF는 강력한 오류 정정 코드없이 사용하더라도 안정적인 동작을 수행할 수 있다.