使用基于非易失性存储器的物理不可克隆函数生成随机数的制作方法

背景技术：

1、物理不可克隆函数(puf)是例如非易失性存储器装置之类的半导体装置的独特物理特征或元件。puf是基于半导体装置的物理条件，例如相关工艺、电源电压和/或温度，或以其它方式根据所述物理条件生成。在半导体制造期间，类似装置之间自然发生物理变化。puf依赖于这些变化来生成半导体装置的唯一标识符或“指纹”。例如，当向半导体装置施加物理刺激时，半导体装置将以唯一且不可克隆的方式作出响应。

2、如今，存在许多不同类型的puf。例如，传统的非易失性存储器装置通常使用环形振荡器puf来生成唯一标识符或其它随机数。然而，环形振荡器puf通常使用的电路会占据非易失性存储器装置的硅上的宝贵基板面。另外且在一些情况下，当为非易失性存储器装置(或为其它半导体装置)生成唯一标识符或其它随机数时，可能存储生成的唯一标识符或随机数，这可能造成安全风险。

3、因此，对于半导体装置来说，生成唯一标识符或随机数但不需要额外电路并且随后不存储唯一标识符或随机数将是有益的。

技术实现思路

1、本申请描述使用基于非易失性存储器的物理不可克隆函数(puf)生成真随机数。为了使用puf生成真随机数，可以对非易失性存储器的存储器裸片的所识别页面进行编程或擦除，使得页面的所有(或基本上所有)存储器单元处于相同状态。例如，与页面相关联的所有或基本上所有存储器单元可以处于擦除状态(例如，具有值“1”)或可以处于编程状态(例如，具有值“0”)。一旦所识别页面已被编程或擦除，确定读取阈值电压(例如，使用试错方法或穷举方法)，这使得所识别页面的大约一半(例如，大约百分之五十)存储器单元被读取为处于一种状态，而所识别页面的大约另一半存储器单元被读取为处于另一状态，而不管与所识别页面相关联的存储器单元最初是处于擦除状态还是编程状态。

2、例如，如果所识别页面的存储器单元最初处于擦除状态，则将各种不同的读取阈值电压施加到所识别页面(例如，使用软读取或使用特殊读取阈值电压的软感测操作)。在施加每个不同的读取阈值电压之后，确定大约百分之五十的存储器单元是否被感测/读取为处于编程状态和/或大约百分之五十的存储器单元是否被感测/读取为处于擦除状态。

3、在一些实例中，在将每个读取阈值电压施加到页面时，与非易失性存储器相关联的puf可以使得每个存储器单元以特定方式表现。例如，与存储所识别页面的存储器裸片、存储所识别页面的存储器块和/或所识别页面本身相关联的工艺、电压和/或温度特性可以使得不同存储器单元被读取为具有不同值。

4、一旦确定实际读取阈值电压(例如，使得大约一半存储器单元被读取为处于第一状态并且使得大约一半存储器单元被读取为处于与第一状态不同和/或相反的第二状态的读取阈值电压)，则使用实际读取阈值电压读取或感测页面。在实例中，读取操作或感测操作可以是将与所识别页面相关联的数据提供给非易失性存储器装置的内部格的操作。随后可以将原始数据(表示真随机数)提供给控制器或与非易失性存储器相关联的其它计算装置。

5、因此，本申请描述一种使用基于非易失性存储器的物理不可克隆函数(puf)生成随机数的方法。在实例中，所述方法包含识别非易失性存储器装置的存储器裸片的页面。当已识别页面时，对与所识别页面相关联的多个存储器单元进行编程或擦除，使得与所识别页面相关联的多个存储器单元处于第一状态。确定初始读取阈值电压，并且使用初始读取阈值电压对所述多个存储器单元执行软读取操作。在实例中，使用初始读取阈值电压的软读取操作使得所述多个存储器单元的存储器单元子集被读取为处于与第一状态不同的第二状态。接着可确定被读取为处于第二状态的存储器单元的数目是否基本上等于被读取为处于第一状态的存储器单元的数目。基于确定被读取为处于第二状态的存储器单元的数目基本上等于被读取为处于第一状态的存储器单元的数目，生成输出。在实例中，可以将输出提供给进行请求的计算装置。

6、本申请还描述一种数据存储装置，其包含至少一个存储器裸片和控制器。控制器通信地耦合到所述至少一个存储器裸片并且配置成识别存储器裸片的页面。控制器还可以使得与所识别页面相关联的多个存储器单元处于第一状态。控制器可以确定初始读取阈值电压，并且使用初始读取阈值电压对所述多个存储器单元执行软读取操作。在实例中，使用初始读取阈值电压的软读取操作使得所述多个存储器单元的存储器单元子集被读取为处于与第一状态相反的第二状态。控制器还可以确定被读取为处于第二状态的存储器单元的数目是否基本上等于被读取为处于第一状态的存储器单元的数目。基于确定被读取为处于第二状态的存储器单元的数目基本上等于被读取为处于第一状态的所述存储器单元的数目，生成输出。

7、本申请的其它实例描述一种非易失性存储装置，其包含多个存储器裸片。所述非易失性存储装置还包含用于识别存储器裸片的页面的构件和用于使得与所识别页面相关联的多个存储器单元处于第一状态的构件。所述非易失性存储装置还包含用于确定初始读取阈值电压的构件和用于使用初始读取阈值电压对所述多个存储器单元执行软读取操作的构件。在实例中，使用初始读取阈值电压的软读取操作使得所述多个存储器单元的存储器单元子集被读取为处于与第一状态相反的第二状态。所述非易失性存储装置还包含用于确定被读取为处于第二状态的存储器单元的数目是否基本上等于被读取为处于第一状态的存储器单元的数目的构件。所述非易失性存储装置还包含用于基于确定被读取为处于第二状态的存储器单元的数目基本上等于被读取为处于第一状态的存储器单元的数目而生成输出的构件。

8、提供此技术实现要素：而以简化形式引入下文在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。此概述并非意在识别所要求的主题的关键特征或基本特征，也并非意在用于限制所要求的主题的范围。

技术特征：

1.一种使用基于非易失性存储器的物理不可克隆函数(puf)生成随机数的方法，其包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述输出是随机数，所述随机数由被读取为处于所述第二状态的所述存储器单元的数目和被读取为处于所述第一状态的所述存储器单元的数目表示。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于确定被读取为处于所述第二状态的所述存储器单元的数目基本上高于或基本上低于被读取为处于所述第一状态的所述存储器单元的数目而确定第二读取阈值电压。

4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述存储器裸片的所述页面包括识别所述所识别页面的地址。

7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括将所述所识别页面的所述地址存储在所述非易失性存储器装置中。

8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括生成与所述输出相关联的奇偶校验位。

9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括将所述奇偶校验位存储在所述非易失性存储器装置中。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一状态是其中所述多个存储器单元处于擦除状态的状态。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一状态是其中所述多个存储器单元处于编程状态的状态。

12.一种数据存储装置，其包括：

13.根据权利要求12所述的数据存储装置，其中所述控制器进一步配置成接收所述输出。

14.根据权利要求12所述的数据存储装置，其中所述输出是随机数，所述随机数由被读取为处于所述第二状态的所述存储器单元的数目和被读取为处于所述第一状态的所述存储器单元的数目表示。

15.根据权利要求12所述的数据存储装置，其中识别所述存储器裸片的所述页面包括识别所述所识别页面的地址。

16.根据权利要求15所述的数据存储装置，其中所述控制器进一步配置成使得将所述所识别页面的所述地址存储在所述数据存储装置中。

17.根据权利要求12所述的数据存储装置，其中所述控制器进一步配置成生成与所述输出相关联的奇偶校验位。

18.根据权利要求17所述的数据存储装置，其中所述控制器进一步配置成使得将所述奇偶校验位存储在所述数据存储装置中。

19.一种非易失性存储装置，其包括：

20.根据权利要求19所述的非易失性存储装置，其进一步包括用于将与所述所识别页面相关联的地址存储在所述非易失性存储装置中的构件。

技术总结使用基于非易失性存储器的物理不可克隆函数(PUF)生成真随机数。为了生成所述随机数，对所述非易失性存储器的存储器裸片的所识别页面(或块)进行编程或擦除，使得所述所识别页面的所有或基本上所有存储器单元处于相同状态。软感测或软读取操作将各种不同的读取阈值电压施加到所述存储器单元，直到所述所识别页面的大约一半所述存储器单元被读取为处于一种状态，而所述所识别页面的大约另一半所述存储器单元被读取为处于另一状态。接着可使用所确定的读取阈值电压读取或感测所述所识别页面。然后将表示真随机数的原始数据提供给控制器或其它进行请求的计算装置。技术研发人员：A·盖塔受保护的技术使用者：西部数据技术公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25