東芝、トランジスタノイズを利用したチップ認証技術を開発

東芝は、重要なセキュリティ技術である物理的複製不可能機能（PUF）を実現するために、絶縁材の欠陥から発生するランダム電信ノイズ（RTN）を有効利用する新しい手法を開発しました。

6月16日、日本の京都で開催された半導体デバイスに関するカンファレンス「VLSIテクノロジーシンポジウム」において、この手法がスマートコミュニティ向けの安心・安全なクラウドサービスの実現に期待されることが発表された。

PUF は、電子回路内のデバイスのばらつきから生じる一意の識別子であるチップの「フィンガープリント」を利用することにより、エンコードと検証のためのセキュリティテクノロジの向上に役立ちます。 PUF は低コストで高度な複製不能性を追求するため、大きな注目を集めています。

PUF には 2 種類あり、1 つはメモリベースの PUF、もう 1 つは遅延ベースの PUF です。両方の PUF が商品化されています。メモリベースの PUF システムは、電源投入直後のメモリセルのロードステータスの個々の相違点を利用しますが、遅延ベースの PUF システムは、回路内の配線遅延の相違点を利用します。

メモリ方法は主に、トランジスタのオン/オフ状態をPUFの指紋として確認する開始電圧の変化を利用します。しかし、トランジスタの品質は使用とともに低下し、時間の経過とともに開始点が変化するため、最初に設定された ID が変化するのではないかという疑問が生じます。時間が経っても変化しない、より一貫した高品質の PUF メカニズムが緊急に必要とされています。

東芝の回答は、CMOSイメージセンサーの画質劣化やメモリやトランジスタのデータ反転の根底にある要因であるRTNに焦点を当てています。 RTN を軽減することはできますが、完全に除去することは非常に困難です。

RTN の詳細な調査と分析は、RTN の「指紋」 (複製の独自性と困難さ) と電気的ストレスに対する耐久性を助ける欠点の時定数の予測不可能性に焦点を当て、RTN を初めて PUF セキュリティ技術に適用することになりました。東芝によれば、その成果は、100万回以上利用できるRTNベースのPUFの新しいアルゴリズムと実際の測定による証明であるという。

東芝は、提案された技術の実用化に向けて取り組んでいきます。