2019 Fiscal Year Annual Research Report
トランジスタの特性変動モデルにもとづく時変チップ ID の実現
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17H01713
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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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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | チップID / 経年劣化 / 個体識別 / 集積回路設計 / 暗号・認証 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに引き続き、シリコントランジスタと有機トランジスタを対象として、経時的な特性変動を観測するとともに、これらのモデル化を行った。特に、劣化が顕著に観測されるが設計に活用できるモデルが提案されていない有機トランジスタについて、劣化の物理的な原因にもとづいて特性変動をモデル化するコンパクトモデルの作成に取り組んだ。測定を通じて、有機トランジスタでは、空気中の水分や酸素との結合により生じる大気依存成分による劣化と、トランジスタに電圧を印加することで生じるバイアス依存の劣化が見られることが明らかとなった。このため、これら二つの異なるメカニズムによる劣化のモデル化に取り組み、実測とよく整合する回路シミュレーションモデルを作成した。
このモデルを基礎として、有機トランジスタを用いる新たなチップID回路であるOCM-PUF (Organic Current Mirror Physically Unclonable Function)回路を考案し、設計・作製を行った。OCM-PUFは、有機トランジスタを用いて電流複製機能を持つカレントミラー回路をアレイ状に配置するOCMアレイを要素回路とする。特性ばらつきがない理想的な状態では等しい電流が複製されるカレントミラー間の電流が、製造時に生じる特性ばらつきにより実際には全て異なっていることを利用して、予測困難な応答を出力するPUFとして機能する。複数のOCM-PUFを実際に作製し、約20日間にわたってその特性変動を観測するとともに、チップIDとしての性能を評価した。提案回路はある程度の自己補償が可能であり、トランジスタの特性が経時的に変動しても、PUFとして安定に機能を継続できることを確認した。また、劣化モデルを含むシミュレーションにより、リングオシレータやチップID等の回路動作の経時的な変動を考慮した設計が可能であることが確認できた。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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