セキュアかつ低消費電力な断熱的論理回路の設計

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24760274
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 高橋 康宏 岐阜大学, 工学部, 助教 (00402214)
• キーワード: 断熱的論理 / セキュア / AES

研究概要

セキュアな断熱的論理回路は，差動入力による論理回路が電流ばらつきが少なくなることが分かり，この結果を踏まえ，新しい差動断熱的論理回路CSSALを昨年度提案した．加えて，この回路を使用して，暗号回路の一部としてよく利用されるガロア体乗算器を0.18um CMOSプロセスを用いて集積回路の設計も行った．本年度は，昨年試作したガロア体乗算器の測定評価と，さらに，暗号回路に利用されるS-BOXの集積回路設計を行った．以下，主な研究実績である．
(1) 試作したガロア体乗算器は，動作周波数4MHz，消費電力1.13uW@1.25MHzで動作することが可能であり，これは従来の論理回路と比較して消費電力が約1/10となった．加えて，提案回路の電流ピークは均一性を示し，セキュアな回路であることを確認した．
(2) 8bit S-BOXの集積回路設計を行った．使用したプロセスは0.18um CMOSである．S-BOXはガロア体乗算器と比較して，信号経路(クリティカルパス)が長くなるために，提案回路においては，3相クロックを使用してハザード抑制を実施した．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は，ガロア体乗算器のLSI評価と，S-BOXのLSI設計が主な研究内容であったため，計画通り順調に進展していると評価した．

今後の研究の推進方策

LSI試作により完成したS-BOXの評価，および，暗号回路AESの設計．その後，本研究課題の総括を行う．

研究成果

• [雑誌論文] Low power bit-parallel cellular multiplier implementation in secure dual-rail adiabatic logic (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Monteiro, Y. Takahashi, and T. Sekine
  • 雑誌名: IACSIT International J. Modeling and Optimization 巻: 3 ページ: 329-332
  • DOI: 10.7763/IJMO.2013.V3.292
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge-sharing symmetric adiabatic logic in countermeasure against power analysis attacks at cell level (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Monteiro, Y. Takahashi, and T. Sekine
  • 雑誌名: Microelectronics Journal, 巻: 44 ページ: 496-503
  • DOI: 10.1016/j.mejo.2013.04.003
  • 査読あり
• [学会発表] Measurement of CSSAL Multiplier over GF(24) LSI Implemented in 0.18 µm CMOS Technology (2014)
  • 著者名/発表者名: C. Monteiro, 高橋康宏, 関根敏和
  • 学会等名: 2014年電子情報通信学会総合大会講演論文集
  • 発表場所: 新潟市
  • 年月日: 20140318-20140321
• [学会発表] LSI iplementation of a secure low-power CSSAL cellular multiplier (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Monteiro, 高橋康宏, 関根敏和
  • 学会等名: 電子情報通信学会CAS研究会
  • 発表場所: 岐阜市
  • 年月日: 20130926-20130927
• [学会発表] 負荷容量均一化対称構造断熱的論理回路CSSAL ～論理回路設計と暗号回路設計の事例～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋康宏, C. Monteiro, 関根敏和
  • 学会等名: 電子情報通信学会CAS研究会
  • 発表場所: 岐阜市
  • 年月日: 20130926-20130927
  • 招待講演
• [学会発表] LSI implementation of a bit-parallel cellular multiplier over GF(24) using charge-sharing symmetric adiabatic logic (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Monteiro, 高橋康宏, 関根敏和
  • 学会等名: 2013年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 20130917-20130920
• [学会発表] Low power secure CSSAL bit-parallel multiplier over GF(2^4) in 0.18 um CMOS technology (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Monteiro, Y. Takahashi, and T. Sekine
  • 学会等名: IEEE ECCTD 2013
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 20130908-20130912
• [学会発表] Robust secure charge-sharing symmetric adiabatic logic against side-channel attacks (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Monteiro, Y. Takahashi, and T. Sekine
  • 学会等名: IEEE TSP 2013
  • 発表場所: Roma, Italy
  • 年月日: 20130702-20130704
• [学会発表] Low power secure AES S-box using adiabatic logic circuit (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Monteiro, Y. Takahashi, and T. Sekine
  • 学会等名: IEEE FTFC 2013
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20130620-20130621
• [学会発表] DPA resistance of charge-sharing symmetric adiabatic logic (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Monteiro, Y. Takahashi, and T. Sekine
  • 学会等名: IEEE ISCAS 2013
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20130519-20130523
• [学会発表] Low power bit-parallel multiplier over GF(2^4) using CSSAL for cryptographic hardware implementation (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Monteiro, Y. Takahashi, and T. Sekine
  • 学会等名: IEEE Coolchips XVI,
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 20130417-20130419
• [学会発表] Low power CSSAL bit-parallel multiplier over GF(2^4) in 0.18 um CMOS technology (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Monteiro, 高橋康宏, 関根敏和
  • 学会等名: 電子情報通信学会EMCJ研究会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 20130412-20130412
• [備考] 高橋康宏 (Yasuhiro TAKAHASHI)
  • URL: http://www1.gifu-u.ac.jp/~yasut/