基于R-2R梯形网络数模转换器的高可靠性PUF电路设计

通过分析数模转换器输出电压的非线性特性,提出一种新型的PUF电路,即DAC-PUF电路。电路设计过程中借助灵敏放大器将偏差信号进行放大,使得DAC-PUF电路具有高鲁棒性。在TSMC 65nm CMOS工艺下对电路进行设计,版图面积为86.06μm× 63.56μm。蒙特卡洛仿真结果显示DAC-PUF电路在不同工作条件下可靠性为98%。     

基于多策略离散粒子群算法的MPRM电路延时与面积优化

针对大规模混合极性Reed-Muller(Mixed Polarity Reed-Muller,MPRM)逻辑电路的延时与面积优化,提出一种基于多策略离散粒子群优化(Multi-Strategy Discrete Particle Swarm Optimization,MSDPSO)的极性搜索方法.在MSDPSO算法中,对粒子进行团队划分,每个团队既执行不同策略,又相互联系,并行完成探索与开发的双重任务.同时在进化过程中采用高斯调整来激活寻优能力较差的粒子.结合MSDPSO算法和列表极性转换技术,对大规模MPRM电路进行延时与面积极性搜索.最后对PLA格式的MCNC Benchmark电路进行算法性能测试,结果验证了MSDPSO算法的有效性.与离散粒子群优化(Discrete Particle Swarm Optimization,DPSO)算法的优化结果相比较,MSDPSO算法获取的电路延时平均缩短8.43%,面积平均节省38.36%.     

基于CTGAL电路的绝热4-2压缩器和乘法器设计

通过对并行乘法器和钟控传输门绝热逻辑(Clocked Transmission Gate Adiabatic Logic,CTGAL)电路工作原理及结构的研究,提出了基于CTGAL电路的绝热4-2压缩器的设计方案,与传统CMOS逻辑的4-2压缩器相比,此压缩器节省平均功耗约87%.在此基础上,进一步设计了4×4位绝热乘法器,HSPICE模拟结果表明了所设计的电路具有正确的逻辑功能和显著的能量恢复特性.     

基于最优控制电压的高鲁棒性 PUF 电路设计

物理不可克隆函数（Physical Unclonable Functions ,PUF）电路作为一种新型的信息安全电路,依赖集成电路制造过程中硅器件的固有工艺偏差产生密钥．本文提出一种高鲁棒性PUF电路设计方案,首先分析MOSFET在零温度系数点（Zero Temperature Coefficient ,ZTC ）的工作特性,然后结合提高PUF电路鲁棒性的途径,确定PUF电路的结构及最优控制电压,最终达到密钥稳定可靠的目的．在TSMC 65nm CMOS工艺下对所设计的PUF电路进行版图设计,面积为14.89μm ×12.14μm ．实验结果显示在最优控制电压下PUF电路的鲁棒性最低为96％．     

基于三值多样性粒子群算法的MPRM电路综合优化

通过对离散三值粒子群算法的研究,提出一种三值多样性粒子群算法以求解MPRM（Mixed-Polarity Reed-Muller,MPRM）电路综合优化问题.首先根据混合极性XNOR/OR展开式的特点和几率换算法则,推导出三值粒子群算法的运动方程,在此基础上,采用广泛学习策略和三值变异操作进行算法改进;然后建立三值多样性粒子群算法的粒子与MPRM电路极性的参数映射关系,结合估计模型和XNOR/OR电路混合极性转换方法,将所提算法应用于MPRM电路的最佳功耗和面积极性搜索;最后对10个PLA格式MCNC Benchmark电路进行测试.结果表明：与已发表的方法相比,该文的优化算法表现出了总体显著性的性能优势.     

基于65 nm工艺的多端口可配置PUF电路设计

物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF)电路利用结构完全相同的电路在制造过程中存在的随机工艺偏差,产生具有唯一性、随机性和不可克隆性的密钥。该文通过对共源共栅电流镜的研究,提出一种基于电流镜工艺偏差的多端口可配置PUF电路。该PUF电路由输入寄存器、偏差电压源、复用网络、判决器阵列和扰乱模块构成,通过激励信号配置偏差电压源,无需更换硬件便可实现输出密钥的变化,且可在一个时钟周期内输出多位密钥。在SMIC 65 nm CMOS工艺下,采用全定制方式设计具有36个输出端口的PUF电路,版图面积为24.8 m77.4 m。实验结果表明,该PUF电路具有良好的唯一性和随机性,且工作在不同温度(-40~125C)和电压(1.08~1.32 V)下的可靠性均大于97.4%,可应用于信息安全领域。     

基于电路定量理论的五值门电路和触发器设计

提出六值代数 ,建立五值电路三要素理论 (信号 ,网络和负载理论 ) ,作为定量研究五值电路的数学工具。在此基础上 ,首先用δ展开法由五值门函数设计了五值门电路的元件级结构。接着由 D触发器的特征方程设计了动态和静态五值 D触发器的二种电路结构。计算机模拟验证了上述理论和依此理论设计的电路的正确性。