本发明公开了一种基于时域差分电流测量的物理不可克隆芯片电路，包括两个电流镜阵列电路、两个电流镜电路和电流比较器电路，两个电流镜阵列电路的输出电流分别输入第一电流镜电路和第二电流镜电路；第一电流镜电路产生的第一子电流和第二电流镜电路产生的第一子电流分别输入到电流比较器电路，电流比较器电路对两个子电流进行比较后，输出一个二进制ID位；经过多次选择电流镜阵列电路的单元电路进行输出并处理后，得到一个ID序列，作为芯片的身份识别信息。本发明具有芯片面积小、低功耗、高可靠性和低成本的特点，可广泛应用于可靠性要求高、功率预算低的电路工业上。

本发明要解决的技术问题是提供一种芯片面积小、功耗低的基于时域差分电流测量的物理不可克隆芯片电路。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种基于时域差分电流测量的物理不可克隆芯片电路，包括两个电流镜阵列电路、两个电流镜电路和电流比较器电路，两个电流镜阵列电路的输出电流分别输入第一电流镜电路和第二电流镜电路；第一电流镜电路产生的第一子电流和第二电流镜电路产生的第一子电流分别输入到电流比较器电路，电流比较器电路对两个子电流进行比较后，输出一个二进制ID位；经过多次选择电流镜阵列电路的单元电路进行输出并处理后，得到一个ID序列，作为芯片的身份识别信息。

本发明涉及信息安全领域，尤其涉及一种基于时域差分电流测量的物理不可克隆芯片电路。

物理不可克隆函数(PhysicalUnclonable Function：PUF)指的是对一个物理实体输入一个激励，利用其不可避免的内在物理构造的随机差异，输出一个不可预测的随机响应这样的一个函数。PUF的最基本的应用是用实体的唯一标识来实现认证，后来随着人们对其深入的了解，提出了越来越多的新类型的PUF实现方法，如基于仲裁器的PUF、蝴蝶PUF、环形振荡器PUF等。基于这些实现方法，PUF电路逐渐被应用到了更多的安全领域，如公共密钥加密系统的密钥生成、智能卡密钥识别系统、射频识别系统(Radio FrequencyIdentification，RFID)和相关知识产权保护等。同时，按照集成电路实现的方式来分类，它又可以分为纯数字物理不可克隆芯片(数字PUF芯片)以及数模混合物理不可克隆芯片(数模混合PUF芯片)。

第一发明人：赵晓锦，教授，博士主要研究方向：物联网传感芯片及硬件安全芯片技术，包括：CMOS偏振图像传感系统芯片，气体传感系统芯片，物理不可克隆函数（PUF）芯片，真随机数发生器（TRNG）芯片等教育经历：2005-2010，香港科技大学，电机及电子工程学（哲学博士PhD）2001-2005，北京大学，微电子学（理学学士），数学与应用数学（双学士）研究工作经历：2011-至今，深圳大学，电子与信息工程学院，讲师、副教授2014，欧洲微电子研究中心（IMEC），访问学者2010-2011，香港科技大学，电子与计算机工程学系，博士后副研究员

本发明以上实施例具有以下有益效果：

本发明所提出的PUF实现方法无需复杂的误差校正电路，大大降低了电路所需的芯片面积和功耗。本发明提出的PUF电路利用相同参数的晶体管在生产过程中因为工艺偏差带来的参数偏差产生失配电流，所以电路中不需要使用大尺寸的元件设计来缓冲工艺偏差带来的电路问题，反而可以在电流镜阵列中使用更小尺寸的晶体管，以使电流镜阵列产生的更大的失配电流，从而降低电路的误码率，提高了电路的可靠性。同时，可以对所有模拟电路进行优化并使其工作在亚阈值区域，这也极大得降低了电路的整体功耗。

此外，本发明提出的PUF芯片电路可以使用UMC 0.18μm标准CMOS工艺进行电路仿真和版图设计，整个电路的芯片面积为13310μm 2 ，相比文献[9]中的PUF电路降低了40％左右。图9给出了本发明所提出的PUF电路误码率的仿真结果，可以看到该PUF电路在普通温度和电源电压条件下可以达到误码率为零的优越性能，在最差温度和电源电压条件下的误码率也只有1.56％。

不仅如此，对本发明中提出的新型物理不可克隆电路实例进行测试，通过输入随机选择信号(用于电流镜阵列寻址)，可以得到长度为128位的输出(响应矢量)，该输出的码间汉明距离(Hammingdistance)的频率分布如图10所示，由图算得PUF芯片电路输出的归一化均值为μ＝0.5018，相应的标准偏差为σ＝0.0182，这表示本发明提出的PUF电路具有优越的电路性能。

该成果一次性转让，转让价格为20万元以上