QT-PUF:面向植入式医疗物联网设备的基于量子隧穿泄漏的物理不可克隆函数

医疗物联网标志着向去中心化医疗的转变,通过可穿戴和植入式设备实现持续监测和个性化护理。然而,确保这些设备本身的信任和完整性仍是一项重大挑战,因为物理篡改或伪造可能直接危及患者安全、隐私和数据完整性。该工作提出了一种基于栅极隧穿泄漏的物理不可克隆函数QT-PUF,该函数利用标准CMOS器件中工艺偏差引起的量子力学栅极泄漏。研究人员设计了一种带有伪电阻I-V前端的差分读出电路,将皮安级的泄漏变化转换为数字响应。与现有的基于存储器、环形振荡器或仲裁器的PUF不同(这些PUF因额外电路、功耗开销或稳定性差而不太适合超低功耗医疗物联网设备),QT-PUF无需外部激励或稳定化处理,并在静态偏置下运行。基于65纳米CMOS工艺的仿真测量表明,该PUF在1.2V和35∘C条件下,熵值为0.9999998,片间汉明距离为0.5001,平均功耗为96.04纳瓦/比特,平均能量为19.21飞焦/比特。该PUF在0.9--1.3V和0--100∘C范围内可靠运行,在典型植入式设备工作条件(1.0--1.3V和10--70∘C)下,平均误码率低于0.000163。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-20 23:46

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