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电子与信息学报
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吴一戎

月刊

1009-5896

jeit@mail.ie.ac.cn

010-58887066

100190

北京市北四环西路19号

电子与信息学报/Journal Journal of Electronics & Information TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是电子科学高级综合性学术刊物。主要刊登有关电子与信息科学方面的具有创新性的、高水平的文章。
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    采用新兴隧穿器件的低功耗微控制器设计与实现

    蔡浩童辛芳杨军
    2264-2273页
    查看更多>>摘要：基于隧穿场效应晶体管(TFET)器件的低功耗微控制器设计将器件、电路和系统结合,利用具有超低亚阈值摆幅特性的器件使得电路在非工作情况下达到极低泄露功耗,避免了金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS-FET)器件亚阈值摆幅理论极限带来的功耗瓶颈,解决了目前对电池供电设备中微控制器的低功耗需求问题.TFET器件与传统MOSFET器件在工作机理上差异较大,主要体现在关断后具有更低的泄露电流,可以在更低的电压下工作,适用于长休眠电池供电低功耗需求下的物联网应用场景设计.该文调研了近年来TFET器件在低功耗电路设计方面的研究,介绍了传统微控制器的结构以及功耗来源,同时阐述了TFET器件的工作原理、特性以及设计挑战,在数字电路、模拟电路以及系统设计各领域考察了TFET器件的研究发展进程,并对各设计方案进行了优劣势分析,结合文献调研分析了TFET器件在低功耗微控制器设计领域的未来展望.

    物联网低功耗微控制器新型隧穿器件

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    SDL PUF:高可靠自适应偏差锁定PUF电路

    张源罗静茹张吉良
    2274-2280页
    查看更多>>摘要：物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)作为一种新的硬件安全原语,通过提取工艺偏差产生唯一的响应序列为计算系统提供可信根.然而现有基于现场可编辑门阵列(Field Programmable Gate Ar-ray,FPGA)的PUF难以在较宽的温度和电压范围内实现高可靠性.该文提出一种基于自定时环(Self-Timed Ring,STR)的自适应偏差锁定PUF(Self-adaption Deviation Locking PUF,SDL PUF),首先利用STR延迟引起的振荡频率差产生PUF响应;然后通过在初始化阶段自适应配置,有效扩大STR环内的事件到达时间偏差,从而显著提高PUF的可靠性;最后进一步提出一种对比混淆策略,通过提取工艺偏差自动生成随机比特配置并混淆比较器,以抵抗侧信道攻击.在Xilinx Virtex-6 FPGA上实验结果表明,SDL PUF在0～80℃的温度范围和0.85～1.15V的电压范围内误码率为0,唯一性和均匀性分别为49.29%和49.84%.

    物理不可克隆函数自定时环FPGA可靠性

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    基于混沌映射的抗机器学习攻击强物理不可克隆函数

    汪鹏君方皓冉李刚
    2281-2288页
    查看更多>>摘要：物理不可克隆函数(PUF)在硬件安全领域具有广阔的应用前景,然而易受到基于机器学习等建模攻击.通过对强PUF电路结构和混沌映射机理的研究,该文提出一种可有效抵御机器学习建模攻击的PUF电路.该电路将原始激励作为混沌映射初始值,利用PUF激励响应映射时间与混沌算法迭代深度之间的内在联系产生不可预测的混沌值,并采用PUF中间响应反馈加密激励,进一步提升激励与响应映射的复杂度,增强PUF的抗机器学习攻击能力.该PUF采用Artix-7 FPGA实现,测试结果表明,即使选用的激励响应对数量高达106组,基于逻辑回归、支持向量机和人工神经网络的攻击预测率仍接近50%的理想值,并具有良好的随机性、唯一性和稳定性.

    物理不可克隆函数机器学习混沌映射响应反馈

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    基于亚稳态叠加单元的高吞吐量真随机数发生器设计

    倪天明俞俊勇彭青松聂牧...
    2289-2297页
    查看更多>>摘要：真随机数发生器(TRNG)作为一类重要的硬件安全原语,在密钥生成、初始化向量和协议中的身份认证等加密领域得到应用.为设计出高吞吐量的轻量级TRNG,该文研究了利用多路选择器(MUX)和异或门(XOR gate)的开关特性来产生亚稳态的方法,提出一种基于亚稳态叠加单元(MS-cell)的TRNG(MS-TRNG)设计.它将MUX和异或门触发的亚稳态进行叠加,从而提高TRNG的熵.所提TRNG分别在Xilinx Virtex-7和Xilinx Artix-7 FPGA开发板中实现,无需后处理电路.与其他先进的TRNG相比,所提TRNG具有最高的吞吐量和极低的硬件开销,并且它所生成的随机序列通过了NIST测试和一系列性能测试.

    真随机数发生器熵源叠加亚稳态吞吐量

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