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超深亚微米CMOS集成电路功耗估计方法及相关算法研究

随着集成电路工艺技术的不断进步,集成电路产业已经进入深亚微米和纳米工艺时代,工艺的进步对设计方法学提出了新的挑战。过去VLSI设计者主要关心的是面积与速度,而现在,由于现代通信类和消费类产品需求的迅速增长,尤其是便携式设备和无线设备的大量涌现都对集成电路的低功耗、高性能和小体积提出了更高要求。功耗问题已经与面积和速度一起成了VLSI设计者关心的中心问题。功耗分析和优化是VLSI低功耗设计问题的两大主要内容。其中功耗分析问题主要关心的是在设计过程中不同的设计阶段均可对功耗进行准确估计,确保设计不违反设计功耗指标,增加设计成功的信心。当前,已有不少关于平均功耗估计的方法和EDA工具,所以本文着重于研究不同逻辑电路泄漏功耗、最大功耗的估计方法以及门控时钟在低功耗设计中的应用问题。本文的主要工作如下:首先分析了CMOS电路功耗的组成和相应的功耗模型,总结了已有的用于功耗估计的静态方法和动态方法。其次根据电路处于待机或空闲模式时,静态功耗  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
清华大学

密码集成电路的非算法抗功耗分析设计方法研究

功耗分析攻击是针对存有密钥的密码集成电路的“实现攻击”的主要方法,它通过分析集成电路的功耗来获得所处理数据的信息。非算法的功耗分析抵抗方法具有通用、不增加运算复杂度的优点。本文提出了采用数据流模式实现乱序执行的密码专用集成电路实现方法,选用了数据驱动的动态数据流结构,通过对并发操作串行地随机服务的方法实现乱序执行,实现了乱序执行的Rijndael密码电路。由专门的令牌暂存-匹配-发射结构完成运算同步和对令牌请求的随机服务。采用了SystemC语言进行令牌传输级建模,开发了基于同步EDA工具和标准单元的异步电路综合流程。测试中,该电路乱序执行的最大功耗差分是确定顺序执行时的66%,功耗与数据的相关系数是确定顺序执行的1/4到1/3,可以抵抗样本数小于15000的相关功耗分析。版图面积和功耗低于其它抗功耗分析的AES芯片。研究表明:乱序执行将操作的功耗差别在时间轴上进行平均,可以降低最大功耗差别。抗功耗分析能力随执行时刻的不确定性的...  (本文共96页) 本文目录 | 阅读全文>>

《科技传播》2017年10期
科技传播

基于物联网的低功耗分析仪设计与实现

在国家重点打造的“互联网+”、智慧城市和云计算等信息发展战略推动下,物联网已经是基于互联网后新信息技术发展方向,物联网在智慧电网、智慧交通和智慧家居等多个行业大力的应用,并取得了良好的成果,实现了物联网对传统信息化技术的革命。针对传统嵌入式技术在内存管理、CPU处理能力、功耗管理等资源方面的限制,同时物联网技术应用推广,原有的电子产品开发手段和相关辅助设备基本上不能满足物联网技术新技术产品的要求,已经逐渐变为物联网发展的技术瓶颈。随着物联网开发企业的增多,开发过程中重要检测设备需求越来越多,并且检测仪器的种类和精度也要求越来越高,例如空中协议分析仪、低功耗分析仪和频普仪等物联网辅助检测设备,是开发和研究物联网系统的必备基础设备。从产品设计、开发角度看,专业的仪器能够帮助物联网工程师和技术人员更高效地设计和调试物联网、传感器网络等复杂网络产品,加快产品研发和测试过程度,有利于提高产品质量,缩短产品上市时间以及更新周期。1概述物联网...  (本文共3页) 阅读全文>>

《信息安全与技术》2013年10期
信息安全与技术

功耗分析仿真软件设计与实现

1引言自P.Kocher提出功耗分析概念以来,在功耗分析实施过程中的功耗采集、功耗轨迹生成、功耗分析攻击三个主要实现环节中,只有功耗分析攻击的讨论最为深入。究其原因,功耗采集、轨迹生成都有固定的方案可循。而功耗分析攻击涉及到密码算法及其运行过程中一切数据的变化和中间值的估计,必然会复杂和深入得多。一般,功耗分析攻击都是在加密设备的物理硬件平台上完成。对加密芯片设计者而言,所设计的算法软件和其他方面的设计必须在样品设备制造出来之后才能测试验证。对一个已经设计并付诸生产的嵌入式加密芯片而言,后期的验证已经来不及对其进行结构上的调整和修正,且测试周期长,代价高。因此,如能设计一个好的功耗分析仿真软件,不需要搭建硬件实验环境和物理目标设备,通过软件仿真硬件功耗消耗,执行功耗分析攻击,能仿真多种加密算法在多种类型加密设备上进行测试,并能及时反馈所用攻击方法及防御方法的性能和效果,具有极大的实用价值。1.1功耗分析仿真软件研究现状到目前为止...  (本文共4页) 阅读全文>>

《信息技术》2012年03期
信息技术

差分功耗分析中选择函数的研究

0引言随着当今社会信息技术的高速发展,信息在现代战争中的作用日益重要,信息的安全性问题越来越凸显。人们一方面希望通过一定的保密手段来保护我军信息的安全,而另一方面也需要在电子对抗战中截获、破坏甚至篡改对方的有用信息。在信息安全中用于执行数据加解密的安全芯片占有着重要的地位,而它们本身的安全性在面对近些年来出现的利用运行时泄漏的旁路信息来完成攻击的旁路信息攻击技术时显得捉襟见肘,一系列的相关方法层出不穷,像简单功耗分析(Simple Power Analysis,SPA)[1]、差分功耗分析(Differential Power Analysis,DPA)[1]、相关性功耗分析(Correlation Power Analy-sis,CPA)[2]、电磁辐射分析(Electromagnetic Emana-tion Analysis,EMA)[3]和多通道分析(Multi-Chan-nel Analysis)[4]等。其中,差分功...  (本文共3页) 阅读全文>>

《成都信息工程学院学报》2012年04期
成都信息工程学院学报

取样电阻对功耗分析攻击的影响

0引言边信道攻击是一种从密码设备中获取秘密信息的密码攻击方法。常见的边信道攻击有时间攻击[1](TimingAttack)、功耗分析攻击[2](Power Analysis Attack)、电磁攻击[3](Electric Magnetic attack)和故障攻击[4](Fault at-tack)等。功耗分析攻击是边信道攻击的一种,它是根据密码系统的功耗与被处理数据之间的依赖性进行攻击的[5]。文献[6]详细分析了在能量分析攻击中,各种噪声对功耗分析的影响。但没有提及取样电阻的选用对功耗分析的影响。现针对功耗分析平台中电阻值对攻击效果的影响进行了分析,通过实验总结出取样电阻的选用方法。1功耗分析攻击及平台图1功耗分析平台示意图功耗分析攻击是通过采集密码系统在进行加解密等操作运算时产生的功耗,利用密码学、概率论等知识,分析和破译密钥的一种攻击方式[5]。功耗分析可分为简单功耗分析攻击(Simple Power Attack,S...  (本文共4页) 阅读全文>>