發(fā)布時(shí)間：2020-08-08 08:29

【摘要】： 隨著信息社會(huì)的來(lái)臨,信息安全問(wèn)題逐步成為了國(guó)家、企業(yè)、個(gè)人等信息擁有者的最關(guān)注的話題之一,其重要性不言而喻。作為信息載體的集成電路芯片本身也面臨著越來(lái)越多的安全問(wèn)題,以往認(rèn)為的集成電路先天的保密性已經(jīng)不復(fù)存在。作為常保存敏感數(shù)據(jù)的易失性存儲(chǔ)器——SRAM一般被認(rèn)為斷電后其數(shù)據(jù)無(wú)法保存,但是隨著技術(shù)的進(jìn)步SRAM存在的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題不容忽視。研究與解決SRAM自身的安全性問(wèn)題已經(jīng)成為安全系統(tǒng)、安全存儲(chǔ)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。 為了從根本上消除SRAM存在的安全性問(wèn)題,本文首先分析了針對(duì)SRAM的各種攻擊手段,找到了應(yīng)對(duì)這些攻擊手段的兩種芯片級(jí)的解決方案;再針對(duì)方案其中之一的電源斷電后在很短時(shí)間內(nèi)利用芯片內(nèi)部集成的電容上的能量將SRAM芯片中的數(shù)據(jù)全部改寫(xiě)的思路,按照模擬芯片的“自頂向下”的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、功能電路的劃分與底層模塊電路設(shè)計(jì)。依據(jù)此解決方案,本論文重點(diǎn)研究了一種片上自建電源結(jié)構(gòu)。在此結(jié)構(gòu)中,本文設(shè)計(jì)了新型的低功耗帶隙基準(zhǔn)電路、攻擊檢測(cè)與直流雙電源切換電路等功能電路并詳細(xì)的敘述了設(shè)計(jì)過(guò)程,并給出了相應(yīng)的仿真結(jié)果和分析。此外,本文還在不破壞原有SRAM功能電路基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,將斷電改寫(xiě)電路“嵌入”其中,并針對(duì)測(cè)試設(shè)計(jì)了相應(yīng)的功能檢測(cè)電路來(lái)檢測(cè)改寫(xiě)電路功能實(shí)現(xiàn)情況。 本論文在此電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,采用0.25μm CMOS制造工藝完成了此安全SRAM芯片的前端仿真驗(yàn)證與版圖設(shè)計(jì)。對(duì)此安全SRAM芯片的前端仿真結(jié)果顯示,芯片在外部電源斷電的100ns內(nèi),能利用自建電源內(nèi)存儲(chǔ)的能量完成對(duì)所有存儲(chǔ)單元的改寫(xiě)操作;另外,低功耗帶隙基準(zhǔn)與直流雙電源切換的優(yōu)化設(shè)計(jì)有效地提高了芯片在待機(jī)時(shí)的效率,達(dá)到了既定的設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TN407;TP333
【圖文】：

提出的兩種思路做詳細(xì)論述。 SRAM 鎖存單元中的數(shù)據(jù)殘留電荷的實(shí)現(xiàn)方法 鎖存單元存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的原理我們可以看到，不論者“1”，SRAM 的數(shù)據(jù)鎖存單元的兩個(gè)反相器輯信號(hào)，即其鎖存單元的兩個(gè)端點(diǎn)的電勢(shì)差為一的由于存儲(chǔ)電荷的殘留，電勢(shì)也是不同的。如果立一個(gè)低阻通路，那么 SRAM 鎖存單元的兩個(gè)端過(guò)物理攻擊方法如光學(xué)讀取或電磁攻擊等分辨躍區(qū)域，即無(wú)法分辨存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的是“0”殘留信息被清除了，保證了 SRAM 的信息安全M 鎖存單元中數(shù)據(jù)殘留電荷實(shí)現(xiàn)方式如圖 2-4清零開(kāi)關(guān)”S 是斷開(kāi)的，不會(huì)影響到 SRAM 的讀N4 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)），“清零開(kāi)關(guān)”S 導(dǎo)通，在 Q 和和 QB 端儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)電荷“中和”掉。

圖 2-5 改寫(xiě) SRAM 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的工作過(guò)程 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)殘留問(wèn)題的思想，跟目前普遍采用器是有本質(zhì)區(qū)別的。此類(lèi)安全微控制器設(shè)計(jì)的全問(wèn)題，當(dāng)攻擊者首先從外部斷掉備用電源然法是無(wú)效的。而改寫(xiě) SRAM 存儲(chǔ)信息的設(shè)計(jì)技決 SRAM 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)殘留的問(wèn)題。此方法首先方法讀取得到 SRAM 芯片中數(shù)據(jù)的企圖；同物理攻擊來(lái)探測(cè)芯片時(shí)，安全 SRAM 芯片就能過(guò)動(dòng)態(tài)攻擊手段獲得機(jī)密數(shù)據(jù)的途徑。兩者數(shù)據(jù)的防攻擊方式更具安全性。寫(xiě)芯片的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想敘述了兩種防止 SRAM 數(shù)據(jù)殘留的方法，這兩

圖 3-3 數(shù)字部分系統(tǒng)框架圖此 SRAM 存儲(chǔ)電路部分的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)過(guò)程如下：1）在讀過(guò)程中，首先通過(guò)地址輸入信號(hào) AD0-AD5 選中某一行和某一列，從而確定待操作的存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)的差分電位數(shù)據(jù)通過(guò)位線 BL/BLB，依次經(jīng)過(guò) Selector 和Read _select 進(jìn)行選擇操作，再通過(guò)靈敏放大器 Sa 進(jìn)行放大，最后通過(guò) Read 模塊將數(shù)據(jù)輸出2）在寫(xiě)過(guò)程中，外部數(shù)據(jù)依次經(jīng)過(guò)寫(xiě)入數(shù)據(jù)的 Write 模塊以及選擇存儲(chǔ)單元模塊24

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 焦慧芳;張小波;賈新章;楊雪瑩;鐘征宇;;SRAM數(shù)據(jù)殘留現(xiàn)象的機(jī)理分析[J];電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào);2008年03期

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5 李智;;TPM之風(fēng)漸行——訪兆日科技總裁陳耀華[J];微電腦世界;2006年12期

本文編號(hào)：2785316