2022 Fiscal Year Annual Research Report
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20K21793
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
佐藤 高史 京都大学, 情報学研究科, 教授 (20431992)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Bian Song 京都大学, 情報学研究科, 助教 (00866030) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 物理的複製困難関数 / 特性ばらつき / 認証 / セキュリティ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
物理的複製困難関数（PUF）回路は、各個体における回路構造に差がないため、外観等からそれぞれの個体の応答を予測することはできない。これは、製造時に制御できない特性ばらつきを用いることで、回路の入出力関数に相当するチャレンジ・レスポンス・ペア（CRP）が個体ごとに異なっていることによる。ここで、本研究で新たに開発するCPUFは、限定された個体間においては、これまでのPUFと同じ性質を持つ。さらに、限定された個数のPUF間では、CRPが複製・共有される。また、通常のPUFは、CRP空間が比較的狭いweak PUFとCRP空間がチャレンジに対して指数的に広いstrong PUFとに大別される。
これまでの検討内容をふまえ、weak CPUFとstrong CPUFと呼ぶべきPUF回路の設計と試作を行った。まず、SRAM PUFをベースとして、製造時にはCRPを共有するPUF間を配線で接続し、製造完了後に一定の信号を入力することにより、上記の性質を満たすことができるweak CPUFの設計を行った。具体的には、回路内部のばらつき源をもとにCRPを決め、それを複数PUF間に複製すると同時にホットキャリア注入で固定することでCPUFを実現する。複製のために用いる配線や回路は、PUF回路を個体に分割する際に破壊されるようレイアウト設計を行っている。次に、strong CPUFを構成する複数の方式を検討し、シミュレーションと具体的な回路設計を行った。第1の方式では、上記SRAM PUFを基本とするweak PUFを構成要素とし、その出力とチャレンジとを非線形関数（ハッシュ関数）に通すことで広いCRPを得る。第2の方式では、エッジ環境での実使用プロトコルを考慮して、より回路規模が小さく、低電力で動作できるカウンタベースの回路構成としている。シミュレーションにより、いずれの方式もCPUFとして求められる条件を満たすことを確認している。
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| Remarks |
以下のウェブページに採録された論文とごく簡単な内容を掲示している
http://easter.kuee.kyoto-u.ac.jp/
https://vlsi.cce.i.kyoto-u.ac.jp/
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