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一种基于单电子隧穿结和MOS晶体管的混合随机数发生器
引用本文:张万成,吴南健.一种基于单电子隧穿结和MOS晶体管的混合随机数发生器[J].半导体学报,2008,29(4).
作者姓名:张万成  吴南健
作者单位:中国科学院半导体研究所,超晶格国家重点实验室,北京,100083
基金项目:国家自然科学基金,国家重点基础研究发展计划(973计划)
摘    要:提出了一种新颖的单电子随机数发生器(RNG).该随机数发生器由多个单电子隧穿结(MTJ)以及单电子晶体管(SET)/MOS管混合输出电路组成.MTJ被用于实现一个高频率的振荡器.它利用了电子隧穿的物理随机性得到了很大的振荡频率漂移.SET/MOS管输出电路放大并输出MTJ振荡器的输出信号.该信号经过一个低频信号采样后,产生随机数序列.所提出的随机数发生器使用简单的电路结构产生了高质量的随机数序列.它具有简单的结构,输出随机数的速度可以高达1GHz.同时,该电路还具有带负载能力以及很低的功耗.这种新颖的随机数发生器对未来的密码和通讯系统具有一定的应用前景.

关 键 词:随机数发生器  单电子电路  多隧穿结  振荡器

A Hybrid Random Number Generator Using Single Electron Tunneling Junctions and MOS Transistors
Zhang Wancheng,Wu Nanjian.A Hybrid Random Number Generator Using Single Electron Tunneling Junctions and MOS Transistors[J].Chinese Journal of Semiconductors,2008,29(4).
Authors:Zhang Wancheng  Wu Nanjian
Abstract:This paper proposes a novel single electron random number generator (RNG). The generator consists of multiple tunneling junctions (MTJ) and a hybrid single electron transistor (SET)/MOS output circuit. It is an oscillator-based RNG. MTJ is used to implement a high-frequency oscillator,which uses the inherent physical randomness in tunneling events of the MTJ to achieve large frequency drift. The hybrid SET and MOS output circuit is used to amplify and buffer the output signal of the MTJ oscillator. The RNG circuit generates high-quality random digital sequences with a simple structure. The operation speed of this circuit is as high as 1GHz. The circuit also has good driven capability and low power dissipation. This novel random number generator is a promising device for future cryptographic systems and communication applications.
Keywords:random number generator  single electron transistor  multiple tunneling junction  oscillator
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