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一種低功耗高噪聲源真隨機(jī)數(shù)設(shè)計(jì)

魏子魁 胡毅 金鑫 李振國(guó) 馮文楠 馮曦 唐曉柯

魏子魁, 胡毅, 金鑫, 李振國(guó), 馮文楠, 馮曦, 唐曉柯. 一種低功耗高噪聲源真隨機(jī)數(shù)設(shè)計(jì)[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2020, 42(10): 2566-2572. doi: 10.11999/JEIT190719
引用本文: 魏子魁, 胡毅, 金鑫, 李振國(guó), 馮文楠, 馮曦, 唐曉柯. 一種低功耗高噪聲源真隨機(jī)數(shù)設(shè)計(jì)[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2020, 42(10): 2566-2572. doi: 10.11999/JEIT190719
Zikui WEI, Yi HU, Xin JIN, Zhenguo LI, Wennan FENG, Xi FENG, Xiaoke TANG. A True Random Number Design of Low Power and High Noise Source[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(10): 2566-2572. doi: 10.11999/JEIT190719
Citation: Zikui WEI, Yi HU, Xin JIN, Zhenguo LI, Wennan FENG, Xi FENG, Xiaoke TANG. A True Random Number Design of Low Power and High Noise Source[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(10): 2566-2572. doi: 10.11999/JEIT190719

一種低功耗高噪聲源真隨機(jī)數(shù)設(shè)計(jì)

doi: 10.11999/JEIT190719
基金項(xiàng)目: 國(guó)家核高基重大專項(xiàng)(2017ZX01030204)
詳細(xì)信息
    作者簡(jiǎn)介:

    魏子魁:男,1989年生,工程師,研究方向?yàn)槟M集成電路設(shè)計(jì)和測(cè)試

    胡毅:男,1982年生,工程師,研究方向?yàn)槟M集成電路設(shè)計(jì)和芯片技術(shù)

    金鑫:女,1987年生,工程師,研究方向?yàn)槟M集成電路設(shè)計(jì)

    通訊作者:

    魏子魁 weizikui@sgitg.sgcc.com.cn

  • 中圖分類號(hào): TN47

A True Random Number Design of Low Power and High Noise Source

Funds: The Core Electronic Devices, High-end Generic Chips and Basic Software Major Project (2017ZX01030204)
  • 摘要: 通過(guò)對(duì)一種低功耗高噪聲源真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器(TRNG)的研究,設(shè)計(jì)了一種新型的低頻時(shí)鐘電路,可以把電阻熱噪聲放大100倍以上,從而減少低頻時(shí)鐘電路的帶寬和電阻值,使電路的面積和功耗減少,并且使低頻時(shí)鐘的jitter到達(dá)58.2 ns。電路采用SMIC 40 nm CMOS工藝設(shè)計(jì),完成了流片和測(cè)試,真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器輸出速度范圍為1.38~3.33 Mbit/s,電路整體功耗為0.11 mW,面積為0.00789 mm2。隨機(jī)數(shù)輸出滿足AIS31真隨機(jī)數(shù)熵源測(cè)試要求,并且通過(guò)了國(guó)密2安全測(cè)試。
  • 圖  1  真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器結(jié)構(gòu)

    圖  2  低頻時(shí)鐘電路圖

    圖  3  帶噪聲的三角波

    圖  4  普通電壓放大器放大電阻噪聲原理圖

    圖  5  低頻時(shí)鐘輸出jitter

    圖  6  低頻時(shí)鐘jitter的正態(tài)分布情況

    圖  7  整體電路版圖

    表  1  兩種結(jié)構(gòu)下噪聲電阻值和功耗

    指標(biāo)噪聲電阻值
    (Ω)
    信號(hào)增益A1(倍)信號(hào)增益A2(倍)噪聲帶寬(MHz)功耗(mW)
    跨阻放大器結(jié)構(gòu)64 k110010.081
    電壓放大器結(jié)構(gòu)2 M55800.220
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  2  低頻時(shí)鐘頻率仿真結(jié)果

    指標(biāo)仿真結(jié)果
    MINTYPMAX
    輸出頻率(MHz)1.382.133.34
    Jitter(σ{Tcl})(ns)77.8958.240
    功耗(mW)0.0550.0810.110
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  3  高頻時(shí)鐘頻率仿真結(jié)果

    仿真HOSC頻率
    MINTYPMAX
    頻率(GHz)0.1860.250.313
    功耗(mW)0.0170.0240.035
    占空比(%)50.0950.2850.43
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  4  幾種不同TRNG 性能比較

    方法基本原理工藝(nm)功耗(mW)速度(Mbit/s)面積(mm2)S(mW·mm2·s/Mbit)
    文獻(xiàn)[15]相位抖動(dòng)280.54230.03750.88
    文獻(xiàn)[8]相位抖動(dòng)1300.040.10.0052
    文獻(xiàn)[10]熱噪聲280.38840.0252.43
    文獻(xiàn)[16]熱噪聲550.81100.01241
    本文熱噪聲400.1120.00790.44
    下載: 導(dǎo)出CSV
  • 蘇桂平, 呂述望, 楊柱, 等. 真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的隨機(jī)性在信息安全中的應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)工程, 2002, 28(6): 114–115. doi: 10.3969/j.issn.1000-3428.2002.06.044

    SU Guiping, Lü Shuwang, YANG Zhu, et al. Application of the randomness of a random number generator in the information security[J]. Computer Engineering, 2002, 28(6): 114–115. doi: 10.3969/j.issn.1000-3428.2002.06.044
    張仿. 隨機(jī)數(shù)在加密技術(shù)中的應(yīng)用分析[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件, 2004, 21(12): 105–107. doi: 10.3969/j.issn.1000-386X.2004.12.041

    ZHANG Fang. Analysis and application of random number in encryption[J]. Computer Applications and Software, 2004, 21(12): 105–107. doi: 10.3969/j.issn.1000-386X.2004.12.041
    張玉浩, 徐志鵬, 黃新銳, 等. 基于AES加密電路的防復(fù)制電路及系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電子器件, 2015, 38(1): 103–107. doi: 10.3969/j.issn.1005-9490.2015.01.023

    ZHANG Yuhao, XU Zhipeng, HUANG Xinrui, et al. Design of copy prevention circuit and system based on AES encryption circuit[J]. Chinese Journal of Electron Devices, 2015, 38(1): 103–107. doi: 10.3969/j.issn.1005-9490.2015.01.023
    馬原, 陳天宇, 吳鑫瑩, 等. 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與檢測(cè)[J]. 信息安全研究, 2019, 5(1): 39–49. doi: 10.3969/j.issn.2096-1057.2019.01.005

    MA Yuan, CHEN Tianyu, WU Xinying, et al. Design, implementation and testing of random number generators[J]. Journal of Information Security Research, 2019, 5(1): 39–49. doi: 10.3969/j.issn.2096-1057.2019.01.005
    WIECZOREK P Z. Lightweight TRNG based on multiphase timing of bistables[J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, 2016, 63(7): 1043–1054. doi: 10.1109/TCSI.2016.2555248
    臧鴻雁, 李玖, 李國(guó)東. 一個(gè)一維離散混沌判定定理及其在偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器中的應(yīng)用[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2018, 40(8): 1992–1997. doi: 10.11999/JEIT171139

    ZANG Hongyan, LI Jiu, and LI Guodong. A one-dimensional discrete map chaos criterion theorem with applications in pseudo-random number generator[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2018, 40(8): 1992–1997. doi: 10.11999/JEIT171139
    PARESCHI F, SETTI G, and ROVATTI R. A fast chaos-based true random number generator for cryptographic applications[C]. The 32nd European Solid-State Circuits Conference, Montreux, Switzerland, 2006: 130–133. doi: 10.1109/ESSCIR.2006.307548.
    LIU Dongsheng, LIU Zilong, LI Lun, et al. A low-cost low-power ring oscillator-based truly random number generator for encryption on smart cards[J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems Ⅱ: Express Briefs, 2016, 63(6): 608–612. doi: 10.1109/TCSⅡ.2016.2530800
    李冰, 徐云晶, 陳帥, 等. 基于SRAM物理不可克隆函數(shù)的高效真隨機(jī)種子發(fā)生器設(shè)計(jì)[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2017, 39(6): 1458–1463. doi: 10.11999/JEIT160835

    LI Bing, XU Yunjing, CHEN Shuai, et al. Efficient design of truly random seed generator based on SRAM physical unclonable functions[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2017, 39(6): 1458–1463. doi: 10.11999/JEIT160835
    魏子魁, 符令, 王雪, 等. 一種基于熱噪聲振蕩器的高速真隨機(jī)數(shù)設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用, 2018, 44(10): 29–31, 36. doi: 10.16157/j.issn.0258-7998.180002

    WEI Zikui, FU Ling, WANG Xue, et al. A high speed truly random number generator based on thermal noise oscilltor[J]. Application of Electronic Technique, 2018, 44(10): 29–31, 36. doi: 10.16157/j.issn.0258-7998.180002
    葉少康, 李崢. 基于數(shù)?;旌系恼骐S機(jī)數(shù)發(fā)生器[J]. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì), 2012, 33(4): 1602–1606, 1622. doi: 10.16208/j.issn1000-7024.2012.04.017

    YE Shaokang and LI Zheng. True random number generator based on mixed-signal circuit[J]. Computer Engineering and Design, 2012, 33(4): 1602–1606, 1622. doi: 10.16208/j.issn1000-7024.2012.04.017
    王浩宇, 梁華國(guó), 徐秀敏, 等. 一種基于FPGA的Latch結(jié)構(gòu)真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器[J]. 微電子學(xué), 2018, 48(5): 635–641. doi: 10.13911/j.cnki.1004-3365.170532

    WANG Haoyu, LIANG Huaguo, XU Xiuming, et al. A latch structure true random number generator based on FPGA[J]. Microelectronics, 2018, 48(5): 635–641. doi: 10.13911/j.cnki.1004-3365.170532
    LIU Yao, CHEUNG R C C, and WONG H. A bias-bounded digital true random number generator architecture[J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, 2017, 64(1): 133–144. doi: 10.1109/TCSI.2016.2606353
    辛可為, 呂方旭, 王建業(yè), 等. 適用于4通道100 Gbps SerDes的兩級(jí)架構(gòu)正交12.5 GHz低功耗低抖動(dòng)時(shí)鐘發(fā)生器[J]. 空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2019, 20(5): 64–69.

    XIN Kewei, Lü Fangxu, WANG Jianye, et al. A 12.5 GHz clock generator applicable for 4 way 100 Gbps high speed serial interface circuits[J]. Journal of Air Force Engineering University:Natural Science Edition, 2019, 20(5): 64–69.
    YANG Kaiyuan, FICK D, HENRY M B, et al. 16.3 A 23Mb/s 23pJ/b fully synthesized true-random-number generator in 28nm and 65nm CMOS[C]. 2014 IEEE International Solid-State Circuits Conference Digest of Technical Papers, San Francisco, USA, 2014: 280-281. doi: 10.1109/ISSCC.2014.6757434.
    王鵬君, 李楨, 李剛, 等. 基于壓控振蕩器的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)[J]. 電子學(xué)報(bào), 2019, 47(2): 417–421. doi: 10.3969/j.issn.0372-2112.2019.02.022

    WANG Pengjun, LI Zhen, LI Gang, et al. Design of true random number generator based on VCO[J]. Acta Electronica Sinica, 2019, 47(2): 417–421. doi: 10.3969/j.issn.0372-2112.2019.02.022
  • 加載中
圖(7) / 表(4)
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出版歷程
  • 收稿日期:  2019-08-29
  • 修回日期:  2020-03-04
  • 網(wǎng)絡(luò)出版日期:  2020-03-31
  • 刊出日期:  2020-10-13

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