数字温度传感器中低功耗数字滤波器设计

设计了一种应用于数字温度传感器的低功耗CIC(Cascade-Integrated-Comb)抽取滤波器。在功能上,控制滤波器单次转换和抽取倍数可变;在架构上,采用非递归和多相分解的方式分六级实现CIC滤波器。通过利用不同相位的时钟控制多相分解的各个通道数据传输,避免产生多相分解控制逻辑电路。采用同步和异步分频相结合的技术产生时钟分频电路,减少分频电路的复杂性。使用资源共享技术及将乘法运算转换为移位相加运算,能够减少多相分解引入的系数对电路的影响。经过逻辑综合和功耗分析验证表明:设计的滤波器系统功耗为流水线Hogenauer CIC系统功耗的28.6%,为传统非递归CIC滤波器系统功耗的45%。     

RSA密码算法的功耗轨迹分析及其防御措施

针对RSA密码算法的电路,提出了一种新的功耗分析攻击方法--功耗轨迹分析.该方法的基本特点是通过处理电路的功率信号,从信号的轨迹图形中获取RSA算法的敏感信息（如密钥）,因此,功耗轨迹分析能够有效地攻击现有的多种形式的RSA实现方案.同时还探讨了RSA密码电路防御攻击的措施：直接在算法中添加冗余的伪操作能够抵御功耗轨迹分析攻击,但是这会导致电路功耗增大和速度降低.进而还提出了一种将RSA算法中的伪操作随机化的新方法.该方法能够在保证电路安全性的同时又节省电路功耗和运算时间.     

不同设计层次下密码运算部件抗功耗攻击能力量化评估技术

为设计有效抗功耗攻击且具有高性价比的安全芯片,需要在其设计实现过程中量化分析密码运算部件抗功耗攻击的防护能力,其关键在于评估防护能力以及模拟密码运算部件的瞬态功耗.以成功实施功耗攻击所需的样本数来量化密码运算部件抗功耗攻击能力,提出了成功实施功耗攻击所需样本数的估算方法;在RTL(register transfer level)级、综合后以及布局布线后等不同设计层次进行瞬态功耗模拟的技术;以及以空间换时间和多线程并行模拟技术,以提高瞬态功耗的模拟速度,也可以用于大规模电路的瞬态功耗模拟.     

基于动态双轨逻辑的抗功耗攻击安全芯片半定制设计流程

采用动态双轨逻辑实现安全芯片中密码运算模块可以有效抗功耗攻击,但也存在面积、功耗以及运算性能等方面的弱点.本文采用动态双轨与静态单轨逻辑混合设计以实现密码运算模块,并且采用了非对称时钟,这样可达到较好的性能折衷.本文给出了混合设计所遵循的设计约束和时序约束,设计实现了一个动态双轨标准单元库,并给出了一个抗功耗攻击的安全芯片半定制设计流程.根据这个设计流程,本文设计实现了一个3DES协处理器,其中8个S盒全部采用动态逻辑实现,其余部分采用静态逻辑实现;实验结果表明本文给出的混合设计方法和对应的设计流程是完全可行的.     

一种有限域快速低功耗模乘电路设计与实现

有限域的运算是密码学的基础,而在有限域的运算中模乘运算是核心运算之一。为此,分析了模乘运算的原理及特点,使用Verilog HDL设计模乘电路,通过FPGA实现了基于有限域的模乘运算。电路应用双沿寄存器结构,并且规模小、速度快、功耗低能实现有限域通用模乘运算对加密算法的硬件实现具有实际价值。     

针对FPGA密码芯片M-DPA攻击的研究与实现

分析了DPA、B- DPA和M- DPA等三种差分功耗分析方法的原理;在FPGA内部采用并行设计与流水线设计方法实现了AES的密码电路,分别采用DPA、B- DPA和M-DPA 三种方法对AES的FPGA电路实现进行了攻击;得出结论:M- DPA攻击方法能够很好地减少FPGA密码芯片的并行设计和流水线设计带来的不利影响,能够有效增大分析的信噪比,减少攻击的样本量,提高攻击的效率;M-DPA攻击方法相对于DPA和B-DPA攻击能够更加适用于FPGA密码芯片的功耗旁路分析.     

基于三值文字运算的碳纳米场效应晶体管SRAM设计

通过对文字运算电路和三值存储器原理的分析,结合碳纳米场效应晶体管(Carbon Nanotube Field Effect Transistor,CNFET)的特性,提出一种基于三值文字电路的碳纳米场效应晶体管SRAM设计方案。该方案首先利用三值文字运算真值表和开关信号理论设计文字运算电路;然后采用文字0、文字1和文字2非运算电路实现三值SRAM的功能,利用传输门控制反馈回路降低三值写操作的动态功耗;最后实验验证,所设计的电路逻辑功能正确且与传统交叉耦合SRAM相比写速度提高49.2%。     

ECC处理器时间随机化抗DPA攻击设计

为了提高ECC密码处理器的抗差分能量攻击能力,提出了基于软中断的时间随机化抗差分能量攻击方法。首先分析了时间随机化抗DPA攻击的原理;然后结合ECC处理器的运算特征,设计了基于软中断的时间随机化电路;最后搭建了功耗仿真平台。对设计进行仿真分析,结果表明,本设计能够满足抵抗DPA攻击,同时时间随机化部分的功耗特性在能量迹上不易被区分剔除,达到了处理器抗DPA攻击的设计要求。     

一种低压低功耗衬底驱动轨至轨运算放大器设计

介绍了一种基于衬底驱动技术的低电压低功耗运算放大器.输入级采用衬底驱动MOSFET,有效避开阈值电压限制;输出采用改进前馈式AB类输出级,确保了输出级晶体管的电流能够得到精确控制,使输出摆幅达到轨至轨.整个电路采用PTM标准0.18μm CMOS工艺参数进行设计,用Hspice进行仿真.模拟结果显示,测得直流开环增益为62.1 dB,单位增益带宽为2.13 MHz,相位裕度52°,电路在0.8 V低电压下正常运行,电路平均功耗只有65.9μW.     

AFMC:一种新的异步电路设计自动化流程

随着VLSI面临的功耗及时钟问题越来越突出,异步电路及其设计方法得到了广泛关注.基于宏单元的异步电路设计流程能够采用现有的同步EDA工具和设计流程将同步电路转变成相应的异步电路.在基于宏单元的异步电路设计流程的基础上提出了一种新的异步电路设计自动化流程,并与解同步异步电路设计自动化流程进行了比较.在UMC 0.18μm工艺下采用提出的自动化流程设计实现了一款DLX异步微处理器,实验结果表明该流程能够快速地进行异步电路设计,并且在异步电路的数据通路性能优化方面具有一定的优势.相对于解同步DLX微处理器,采用基于宏单元的异步设计自动化流程实现的异步DLX微处理器能够获得6%左右的性能提高.