7、物理不可克隆函数（PUF）：硬件内在安全的新途径

物理不可克隆函数（PUF）：硬件内在安全的新途径

在当今数字化时代，硬件安全至关重要。物理不可克隆函数（PUF）作为一种新兴的硬件安全技术，为防止半导体产品克隆和保护公司收益提供了全新的解决方案。本文将深入探讨PUF的可靠性、安全性以及相关设计方法。

1. PUF的可靠性

电子PUF基于电子元件的特性，在商业部署前会对其在不同操作条件下的行为进行广泛建模和测试，以确保从PUF导出的加密密钥或唯一标识符在所有情况下都完全相同。

1.1 操作条件的影响

以下操作条件会影响PUF的行为：
- 温度
- 核心电压
- 电磁辐射

通过在气候室中改变上述条件并持续读取PUF实现的数据，对这些条件的影响进行了研究。具体测试包括：
- 在不同环境温度和温度梯度（通常从 -40°C 到 +80°C）下测量PUF响应。
- 在极低和极高温度（有时高达125°C）以及高湿度水平下测量PUF响应。
- 在不同核心电压水平下测量PUF响应。
- 在暴露于不同电磁场时测量PUF响应。

分析测量的PUF数据与在受控环境中进行的参考测量之间的差异，结果表明，对于各种SRAM类型、FPGA设备和FPGA设备系列，PUF对这些变化具有很强的鲁棒性。对于某些PUF类型，会使用一些数据处理方法来使其特定实现对这些影响具有鲁棒性。

1.2 老化效应

除了应对各种操作条件外，确保PUF随时间正常工作也很重要。硅在长时间使用时会慢慢退化，以下几种机制会导致这种老化效应：
- 电迁移（EM）：由于电子与金属晶格之间的动量交换导致导体材料的传输