功耗均衡單元庫的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、在密碼芯片的旁路攻擊中功耗攻擊是攻擊性最強、方法最簡單、效果最明顯的攻擊手段，要想保證密碼芯片具有較強的抗功耗攻擊能力必須從電路底層入手。功耗均衡電路是一種具有很強抗功耗攻擊能力的電路結(jié)構(gòu)，但已有研究成果距離實際應(yīng)用還有較大差距。本文面向功耗均衡電路的實用性展開研究，主要工作如下：
　　1、針對功耗均衡單元LBDL（LUT Based Differential Logic）、SABL（Sense Amplifier Based L

2、ogic）面積開銷大、功耗大，而WDDL（Wave Dynamic Differential Logic）的功耗均衡性較差的缺點。本文以LBDL單元為基礎(chǔ)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，與原始結(jié)構(gòu)相比晶體管數(shù)目減少近20％。同時為提高實用性本文實現(xiàn)了相關(guān)輔助電路。
　　2、針對功耗均衡觸發(fā)器MSDDL FF（Master-Slave Dynamic Differential Logic）面積開銷大、性能低、功耗高；SDDL FF（Single Dy

3、namic Differential Logic）的功耗均衡性較差，且兩者不含功耗均衡電路必須的清零置位功能。本文提出了一種帶清零置位端的功耗均衡觸發(fā)器TSCSDDL FF（Three-step Dynamic Differential Logic with Clear and Set）。與MSDDL相比面積減小近50%，性能提高一倍，平均功耗降低近60%；該電路結(jié)構(gòu)完全對稱，功耗均衡性更好。該觸發(fā)器TSCSDDL FF電路已申請國家發(fā)

4、明專利。
　　3、本文基于65nm工藝對所有功耗均衡單元進行標(biāo)準(zhǔn)單元庫實現(xiàn)，并提出兩種專用于功耗均衡版圖的設(shè)計方法“橫向?qū)ΨQ法”和“分段對稱法”。針對實用性本文實現(xiàn)了單倍、雙倍、四倍三種不同驅(qū)動能力共計30個功耗均衡標(biāo)準(zhǔn)單元，最后利用上述單元設(shè)計了一個帶使能端的功耗均衡計數(shù)器，通過SPICE模擬證明了計數(shù)器功能正確且功耗均衡較好。
　　4、為驗證功耗均衡單元庫的實用性，本文對采用功耗均衡單元與標(biāo)準(zhǔn)單元實現(xiàn)的同種計數(shù)器電路進行