基于选择器实现的随机数产生电路、方法及芯片与流程

本申请属于集成电路的，涉及一种随机数产生电路，特别是涉及一种基于选择器实现的随机数产生电路、方法及芯片。

背景技术：

1、目前，在一个严重依赖电子产品的日益互联的世界中，安全性至关重要。现代电子产品几乎一致地依赖加密作为保护电子数据的主要方法，而随机数发生器更是加密算法的核心。当下，puf(physically unclonable function，物理不可克隆功能)已成为一种硬件安全技术，可提供从改进的密码术到ic(integrated circuit chip，集成电路)防伪的所有功能。

2、由于硅加工技术的不完善，所生产的每一块ic在物理上都是不同的。在不同的集成电路之间，这些工艺变化表现为不同的路径延迟、晶体管阈值电压、电压增益和无数其他的方式。

3、然而，虽然这些变化在不同的集成电路之间可能是随机的，但一旦知道，它们是确定的和可重复的。puf利用ic行为的这种内在差异，为每个ic生成一个唯一的加密密钥。

4、puf是目前安全解决方案中较新的一种技术,在所有的puf技术,sram(staticrandom-access memory，静态随机存取存储器)puf是目前最为成熟的，但sram的puf所构成的随机数产生电路面积较大，成本偏高。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种基于选择器实现的随机数产生电路、方法及芯片，用于解决随机数产生电路面积较大，成本偏高的问题。

2、本申请实施例第一方面提供一种基于选择器实现的随机数产生电路，所述电路包括：第一选择器模块和第二选择器模块；选择器电压产生模块，分别与所述第一选择器模块和所述第二选择器模块连接，被配置为向所述第一选择器模块和所述第二选择器模块输入相同的电压；判定模块，分别与所述第一选择器模块的电压输出端和所述第二选择器模块的电压输出端连接，被配置为根据所述第一选择器模块的输出电压和所述第二选择器模块的输出电压判定出随机数产生结果；其中，因选择器不匹配，所述第一选择器模块和所述第二选择器模块的输出电压大小具有随机性。

3、在第一方面的一种实现方式中，所述选择器电压产生模块包括电容充电单元；所述电容充电单元包括充电电容；所述充电电容的充电电压作为所述选择器电压产生模块产生的电压，输入至所述第一选择器模块和所述第二选择器模块。

4、在第一方面的一种实现方式中，所述选择器电压产生模块包括电阻分压单元；所述电阻分压单元包括分压电阻；所述分压电阻的一端输入外部电压，另一端的电压作为所述选择器电压产生模块产生的电压，输入至所述第一选择器模块和所述第二选择器模块。

5、在第一方面的一种实现方式中，所述第一选择器模块包括第一选择器和第一电阻，所述第二选择器模块包括第二选择器和第二电阻；所述第一选择器接收所述选择器电压产生模块的电压，与所述第一电阻共同分布于第一支路；所述第一选择器和所述第一电阻的连接点输出所述第一选择器模块的输出电压；所述第二选择器接收所述选择器电压产生模块的电压，与所述第二电阻共同分布于第二支路；所述第二选择器和所述第二电阻的连接点输出所述第二选择器模块的输出电压。

6、在第一方面的一种实现方式中，所述第一电阻和所述第二电阻的另一端均与地连接。

7、在第一方面的一种实现方式中，所述第一电阻和所述第二电阻的另一端均与一电流钳制单元连接；所述第一支路和所述第二支路并联，所述电流钳制单元串联于并联路径上。

8、在第一方面的一种实现方式中，所述电流钳制单元包括第二电流源或钳制mos管。

9、在第一方面的一种实现方式中，所述判定电路包括比较器单元或锁存比较单元；所述第一选择器模块的输出电压和所述第二选择器模块的输出电压传送至所述比较器单元或所述锁存比较单元的输入端，所述比较器单元或所述锁存比较单元判定输出随机数产生结果。

10、本申请实施例第二方面提供一种基于选择器实现的随机数产生方法，所述方法包括：向第一选择器模块和第二选择器模块输入相同的电压；根据所述第一选择器模块的输出电压和所述第二选择器模块的输出电压判定出随机数产生结果；其中，因选择器不匹配，所述第一选择器模块和所述第二选择器模块的输出电压大小具有随机性。

11、本申请实施例第三方面提供一种芯片，包括：所述的基于选择器实现的随机数产生电路。

12、如上所述，本申请所述的基于选择器实现的随机数产生电路、方法及芯片，具有以下有益效果：

13、本申请利用了两路选择器的不匹配性，使得最终输出电压大小具有随机性。进一步地，本申请利用reram 1tnr选择器构成随机数产生电路，与传统方案相比，电路面积占比极小，而且有效降低了成本。另一方面，本申请还提供了不同的选择器电压产生方式、不同形式判定电路以及不同形式的电流钳制电路，进而构成了多种不同组合形式的电路结构。

技术特征：

1.一种基于选择器实现的随机数产生电路，其特征在于，所述电路包括：

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述选择器电压产生模块包括电容充电单元；

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述选择器电压产生模块包括电阻分压单元；

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一选择器模块包括第一选择器和第一电阻，所述第二选择器模块包括第二选择器和第二电阻；

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于：

6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：

9.一种基于选择器实现的随机数产生方法，其特征在于，所述方法包括：

10.一种芯片，其特征在于，包括：如权利要求1-8任一项所述的基于选择器实现的随机数产生电路。

技术总结
本申请提供一种基于选择器实现的随机数产生电路、方法及芯片，所述电路包括：第一选择器模块和第二选择器模块；选择器电压产生模块，分别与所述第一选择器模块和所述第二选择器模块连接，被配置为向所述第一选择器模块和所述第二选择器模块输入相同的电压；判定模块，分别与所述第一选择器模块的电压输出端和所述第二选择器模块的电压输出端连接，被配置为根据所述第一选择器模块的输出电压和所述第二选择器模块的输出电压判定出随机数产生结果；其中，因选择器不匹配，所述第一选择器模块和所述第二选择器模块的输出电压大小具有随机性。本申请利用选择器局部不匹配实现了随机数的产生。

技术研发人员：方燕枝
受保护的技术使用者：昕原半导体(上海)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15