2017 Fiscal Year Annual Research Report
Feasibility study of the SOTB implementation of the anti-counterfeit technology PUF
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16H02833
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
堀 洋平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (60530368)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小笠原 泰弘 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (30635298)
片下 敏宏 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (90500215)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ハードウェアセキュリティ / PUF / SOTB |
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| Outline of Annual Research Achievements |
数兆にも及ぶ機器やセンサーがネットワークで接続されスマートな都市を実現するInternet of Things (IoT) と持続可能な社会を両立するためには、エッジデバイスの省電力化が必要不可欠である。ゆえに、エッジデバイスに超低消費電力トランジスタ Silicon-on-thin-buried-oxide (SOTB) トランジスタを適用することは極めて有効であると考えられる。また、不正機器排除やセキュリティ機能が必須のIoTでは、ICの偽造防止技術PUFが重要となる。ところが、「SOTBを用いて作製したPUF」（以下、SOTB-PUF）は、実現できるかどうか明示的でなく、検証もされていない。そこで本研究では、SOTB-PUFチップの特性解析を行い、SOTB-PUFの実現可能性とその性能・安全性を明らかにする。
本年度は、昨年度構築した実験環境を用いて、コア電圧や基板電圧を様々に変えてSOTB PUFチップの評価を行った。昨年度の基礎実験を発展させ、パラメータをより細かく設定してデータを取得した。このデータを解析した結果、基板バイアス電圧を調整することでPUFの特性を改善できることを明らかにし、この成果をIEEE SOI-3D-Subthreshold Conference (S3S) 2017で発表した。
さらに、SOTB PUFの特性をより深く調査するため、雰囲気温度をマイナス40度から125度まで変えてデータを取得することとした。本年度は、温度の変化に耐えうる実験環境を構築し、実験装置を自動で制御するためのプログラム開発を行った。予備的なデータ取得とデータ解析を行った結果、SOTB PUFは温度変化の影響をかなり大きく受けることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究協力者の不測の病気により、当初計画のICチップの電圧・温特データの取得と解析を中断せざるを得なくなり、研究に遅延が生じた。また、SOTB PUFに対する温度変化の影響が想定以上に大きく、詳細な振る舞いの把握や原因解明のためにさらに測定パラメータを変えてデータ取得する必要が生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
SOTB PUFの環境温度変化に対する特性をより詳細に解析してゆく。当初想定していた測定パラメータは以下であった。
(1)コア電圧：高速動作の1.0～1.4V間を0.1Vずつ、省電力動作の0.3～0.8V間を0.1Vずつ、(2)温度：製品評価で重要な -40℃、0℃、常温、85℃を含め、11種程度
の温度、(3)タイミング：予備実験に基づき11種程度のタイミングを選定、(4)基板バイアス：予備実験に基づき11種程度の基板バイアス電圧を選定。
現状では、コア電圧0.4Vの際に、マイナス40度や125度でPUFが動作していないことを示唆するデータが得られている。そこでまず、コア電圧および温度をより細かく設定し、動作の限界となるパラメータを見出すことに注力する。次に、動作する電圧・温度の範囲において、PUFの再現性やユニーク性等の特性がどのように連続的に変化するかを解析する。その後、SOTBの特徴であるバイアス制御により、PUFの特性をどのように改善することができるか検討する。
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