CrossBar 将 PUF 技术引入 ReRAM

该公司将把其技术应用于硬件安全应用中基于 ReRAM 的加密物理不可克隆功能 (PUF) 密钥的形式。

CrossBar Inc. 将目光投向了其电阻式 RAM (ReRAM) 的安全性。

该公司将以基于 ReRAM 的加密物理不可克隆功能 (PUF) 密钥的形式将其技术应用于硬件安全应用程序，这些密钥可以在安全计算应用程序中生成。首席执行官马克戴维斯在接受 EE Times 电话采访时表示，这与其通常用作非易失性半导体存储器的用途不同，并为 CrossBar 的技术开辟了新市场。

PUF 是一种物理对象，它针对给定的输入和条件（也称为“挑战”）提供物理定义的“数字指纹”输出，该输出充当唯一标识符，最常用于半导体设备（例如微处理器）。 PUF 密钥并不新鲜，但网上银行和物联网 (IoT) 的出现为银行卡或支付终端等专用电子设备创造了超越数字安全性的机会。对加密或数字签名的需求增加意味着越来越多的 ASIC、微控制器和 SoC 正在嵌入硬件加密加速器或软件加密库。

CrossBar ReRAM PUF 密钥可以使用单个 ReRAM 单元或双 ReRAM 单元来实现，每个单元代表一个 PUF 位。 （提供：CrossBar）

Davis 表示，传统上，PUF 密钥采用 SRAM，但相比之下，ReRAM 具有许多优势，包括更高的随机性和更低的误码率。它还更能抵抗侵入性攻击，并且可以处理各种环境变化，而无需模糊提取器、辅助数据或大量纠错代码。他说，总的来说，它比 SRAM 更具成本效益。 “使用我们的方法，它非常没有错误。”

Davis 表示，除了解决 PUF 实施的局限性外，ReRAM PUF 也是需要高安全性和嵌入式非易失性存储器 (NVM) 的半导体应用的理想选择，特别是对于小于 28nm 的代工厂节点，嵌入式 NVM 不容易可用。

根据具体的实现，这些 PUF 密钥可以使用单个 ReRAM 单元或双 ReRAM 单元来实现，每个单元代表一个 PUF 位。当检测到 ReRAM PUF 位时，对于每个半导体上的每个 PUF 位，它被观察为随机的“1”或“0”。如果一个物联网芯片制造了 256 个 ReRAM PUF 位，那么每个制造的零件都将包含一个 256 位的密钥，该密钥是该特定半导体芯片所独有的。

Davis 认为 ReRAM PUF 密钥有强大的市场，因为当今有如此多的联网、自主设备。 “攻击面要大得多，硬件安全是最强大的做事方式。”他说，ReRAM 将用于识别、加密/解密和认证，每个半导体集成电路 (IC) 的每一个都是独一无二的，利用 ReRAM 技术的固有随机性特性。 “拥有满足行业随机性标准测试的完全随机密钥很重要。”另一个关键特征是 PUF 是不可克隆的。

对嵌入硬件的特定于内存的安全性的需求有所增加，因为黑客只需要一个漏洞即可访问复杂的系统。推动设备安全需求的不仅是物联网，还有联网车辆，其中安全性是可靠性和功能安全的重要因素。

英飞凌的 Semper Secure NOR 闪存用作硬件信任根，同时还执行诊断和数据校正以确保功能安全。 （提供：英飞凌）

尽管有这种趋势，PUF 市场不会是一个巨大的市场。 Objective Analysis 的首席分析师 Jim Handy 表示，它会让 CrossBar 赚到一些钱，但在物理上，PUF 通常是更大的东西（例如 SoC）中相对较小的元素。 “在一块价值 30 美元的芯片上，它可能值五分钱。”他说，在短期内，ReRAM PUF 将用于更高端的应用，但最终可能会有将它们用于信用卡芯片的市场。 “如果发生这种情况，这将需要十年或更长时间才能落实。目前，它只会进入更高端的芯片领域，他们需要在芯片之间实现出色的安全性。”

Handy 补充说，还有其他内存技术可能能够提供类似的安全功能，例如 EEPROM。现在有可用的 EEPROM，可以轻松加密敏感数据，例如密码、克隆哈希、指纹数据和其他生物识别数据。

Microchip Technology 最近发布的 I2C 串行 EEPROM 系列，从 24CS512 开始，包括仅允许通过外部引脚锁定或解锁整个存储器阵列的传统功能，而且还将存储器阵列划分为 8 个不同的区域，并提供单独通过软件写保护任何区域组合。一小部分关键代码，例如工厂校准设置、制造数据、MAC 地址或其他已编程的识别信息，然后使用新的可锁定 ID 页功能设置为只读，这是一个与主阵列分开的 128 字节存储空间。

其他技术包括来自 Spansion 和 Cypress 等公司的 IP，这些公司现在是 Infineon 的一部分。英飞凌的 Semper Secure 是一种 NOR 闪存选项，可用作硬件信任根，同时还执行诊断和数据校正以确保功能安全。它提供多达八个内存区域，可以为安全或非安全访问提供，其中一个可配置为具有不同的大小、自己的访问级别以及具有多个访问权限的关联密钥。

Handy 指出，PUF 也存在挑战，包括稳定性，这可能取决于温度和电源。 “它必须非常稳定，但必须因芯片而异。”

>> 本文最初发表在我们的姊妹网站 EE次。

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