基于隧穿磁阻磁强计的软物理不可克隆函数设计

作者：李翔宇; 刘冬生; 汪鹏君^*; 李乐薇; 张跃军

来源：电子与信息学报, 2023, 45(09): 3184-3192.

• 隧穿磁阻传感器
• 物理不可克隆函数
• 读取电路

隧穿磁阻(TMR)传感器相比于其他类型磁阻传感器功耗更低、灵敏度更高、可靠性更好，在军事和民用等领域有着广阔的应用前景。该文针对TMR传感器的微弱信号检测和安全防护等问题，提出一种高精度TMR传感器读取专用集成电路(ASIC)和提取传感器物理不可克隆函数(PUF)特性的设计方案。该方案通过设计前端低噪声仪表放大器和高精度模数转换器，并结合斩波技术和纹波抑制技术，实现高精度信号读取和模数转换；利用具备数字输出功能的TMR磁强计比较不同传感器零位偏差，采用多位随机平衡算法完成TMR磁强计的软PUF设计，可产生128 bit PUF响应。TMR传感器读取ASIC利用上海华虹0.35μm CMOS工艺完成流片，并测试磁强计功能和TMR-PUF性能。实验结果表明，在5V电源电压下，TMR磁强计系统功耗约10 mW，噪底可达–140 dBV,3次谐波失真–107 dB;TMR-PUF的唯一性达到47.8%，稳定性为97.85%，与相关文献比较性能优异。

• 单位
  华中科技大学; 电子工程学院; 宁波大学; 温州大学