BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯƠNG QUỐC HUY NGHI N C U GI I H H T HI N Đ C H N C NG ẠCH TH C ĐI N I I Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: TÓ 60 52 02 03 TẮT LUẬN ĂN THẠC Ĩ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2015 NG Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN ĂN CƯỜNG Phản biện 1: TS HU NH I T THẮNG Phản biện 2: TS NGUYỄN H ÀNG C Luận văn bảo vệ Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ kỹ thuật điện tử Đại học Đà Nẵng vào ngày 21 tháng năm 2015 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng Đ U Tính cấp thiết đề tài V i s h t tri n v công nghệ n n c ng s gia tăng v số lượng nhà sản xuất cung cấ , IC đ thành thành h n hông th thi u c c lĩnh v c c a đ i sống Tu nhi n, s gia tăng c ng đ đặt vấn đ quan ngại v bảo mật ph n cứng c a thi t bị C c m độc c th làm giảm chất lượng hệ thống, có th xóa liệu, mở c c cửa hậu đ ăn cắp thơng tin tối mật chí phả h y hệ thống Đ khắc phục vấn đ này, nhi u nghiên cứu đ th c đ tìm hương h tối ưu h t m độc hương h th công h n cứng hân tích i máy phân tích phổ l ctron Ngoài hương h , c n c hương h h c chia làm loại chính: Ki m tra v logic Phân tích thơng số khác Kiểm tra logic: Hạn ch c a hương h nà c n c thi t tham chi u vàng thi t hông nhi m m độc đ làm chu n chu n bị v ctor đ ki m tra Phân tích kênh bênh (SCA): hương h hân tích kênh bênh ti p cận ki m tra hành vi bất thư ng (do m độc gâ ra) thông số hệ thống ng điện, lượng ti u thụ, chậm tr tr n đư ng d n hương h SCA có hiệu cho việc h t m độc hiệu uả cho c c hệ thống c iện tích l n Tuy nhiên, độ nhạy c a hương h SCA thách thức s i n thi n công nghệ Phát sai v m độc nhỏ có th xảy hiệu ứng bi n đổi trình i n thi n cơng nghiệ ví dụ, lượng) đ phân tích kênh bên Trong luận văn này, hương h hảo s t nh m loại bỏ s c n thi t c a thi t k vàng đ tham chi u phát m độc nhỏ chạy uận văn hai th c đặc tính đặc biệt c a mạch th c điện vi sai đ phát m độc hương h nà không tốn c ng hông c n ph n cứng bổ sung c n thi t đ th c n n tảng phát m độc D a tr n đặc m c a c c mạch số thi t th o hương h th c điện vi sai, đ tài SA ” l a chọn Mục tiêu nghiên cứu Đ tài tậ trung nghi n cứu c c vấn đ sau - hảo s t ảnh hưởng c a m độc l n mạch th c điện vi sai - â ng mơ hình giả lậ ảnh hưởng c a m độc l n mạch th c t - Đ nh gi hương h h t m độc tr n mạch sử ụng th c điện vi sai v i c c ti u chí h c - Đưa i n nghị ụng hương h vào th c t Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Nghi n cứu hương h m độc nh ng vào h n cứng ảnh hưởng c a m độc l n toàn hệ thống sử ụng hương h th c điện vi sai - Nghiên cứu c c hương h h t m độc h n cứng tr n mạch logic thi t th o hương h th c điện vi sai - Nghi n cứu thi t mạch thử nghiệm sử ụng hương h th c điện vi sai - Nghiên cứu hương h đ nh gi hiệu uả c a hương h h t m độc h n cứng hương pháp nghiên cứu t hợ nghi n cứu l thu t thi t mạch h t m độc h n cứng, thử nghiệ hương h nà tr n mạch th c t c ui mô v a nhỏ C c c ti n hành cụ th sau + Thu thập, phân tích tài liệu thông tin liên quan Thi t lậ môi trư ng giả lậ Thi t mạch h t m độc h n cứng Thi t mạch thử nghiệm Nh ng m độc l n mạch thử nghiệm Tích hợ mạch h t m độc l n mạch thử nghiệm c định r c c ti u chí đ đ nh gi hương h đ v i c c hương h h c Đ nh gi t uả a tr n mạch thử nghiệm Đ uất, i n nghị c c hương h tối ưu hiệu uả tr n mạch thử nghiệm cụ th Bố cục đề tài Ngoài ph n Mở đ u, K t luận hư ng phát tri n, Tài liệu tham khảo, Phụ lục, luận văn ao gồm c c chương sau CHƯƠNG GI I THI ĐỘC H N C NG VÀ ẠCH TH NGHI CHƯƠNG HƯƠNG HÁ HÁT HI N ĐỘC H N C NG CHƯƠNG THI T ẠCH HÁT HI N ĐỘC VÀ ẠCH TH NGHI CHƯƠNG THỰC HI N VÀ K T QUẢ MÔ PHỎNG Tổng quan tài liệu nghiên cứu Tài liệu nghiên cứu tham khảo báo, luận văn thạc sỹ t c c trư ng đại học c a quốc gia khác th gi i, v i trang web tìm hi u Luận văn chắn không tránh khỏi sai sót, mong nhận s góp ý c a Hội đồng đ luận văn trở thành công trình th c s có ích GI I THI U CHƯƠNG Đ C H N C NG À TH NGHI ẠCH 1.1 GI I THI U CHƯƠNG Chương nà s gi i thiệu tổng uan v m độc h n cứng Chương s cung cấ h i niệm chung v c c loại m độc ảnh hưởng c a m độc l n h n cứng Ngoài ra, chương c ng gi i thiệu v mạch thử nghiệm cho hương h đ uất Đ C H N C NG độc h n cứng mạch số độc hại nh ng n mạch l n n đ n r r ữ liệu r r ữ liệu gâ tổn hại đ n c c chức ình thư ng c a mạch hi ch ng ích hoạt 1.2 n 1.2 n D a vào c c đặc tính c a m độc mà ch ng ta c th hân loại a loại a vào đặc tính vật l , đặc tính ích hoạt đặc tính t c động ẠCH TH ạch th c CMOS v i lợi th v độ chậm tr , ti 1.3 C ĐI N I I điện vi sai (DCVSL) kỹ thuật mạch kỹ thuật NAND / NOR mạch truy n thống u hao lượng, iện tích, linh hoạt logic 1.3.1 K th ật DCVSL ạch th c điện vi sai DCVSL gổm h n câ nhị hân DCVSL tr tải loa n 1.3 u t định DCVSL 1.3.2 Ng ên hoạt đ ng u trình chu n trạng th i c th chia làm giai đoạn n định trạng th i trư c hi chu n trạng th i ạch nhị hân h ng lại độ mạnh c a tải chu n trạng th i đ u Chu n trạng th i đ u c n lại 1.3.3 Thiết kế DCVSL dụng ảng Ka na gh 1.4 ẠCH TH NGHI uận văn ch sử ụng hương h tr n mạch th c điện sai n n mạch thử nghiệm s thi t th o hương h nà vi 1.5 K T LUẬN CHƯƠNG ạch th c điện vi sai ỹ thuật tối ưu cho c c thi t c n c tín hiệu ổ t c cho đ th c c c chức định ỹ thuật c n ụng rộng r i c c mạch c n tốc độ cao C c mạch th c điện vi sai àng thi t th o hương h sử ụng ảng aunaugh độc h n cứng đa ạng ảnh hưởng c a m độc l n h n cứng c ng hức tạ T vào đặc m ảnh hưởng c a m độc mà c th hân loại m độc th o c c nh m Ảnh hưởng c a m độc đặt vấn đ th ch thức c c nhà ngu n cứu đ tìm giải h h t m độc c ch nhanh ch ng c độ tin cậ cao Đặc iệt ứng ụng c a mạch IC hổ i n c mắt tất c c ngành c n c độ ảo mật cao uân s , uốc h ng HƯƠNG H CHƯƠNG H T HI N Đ C H N C NG 2.1 GI I THI U CHƯƠNG Chương s gi i thiệu v c c hương h h t m độc hổ i n na c ch thức h t m độc Ngoài ra, chương c ng gi i thiệu hương h đ uất c a luận văn 2.2 T NG QU N HƯƠNG H H T HI N Đ C H N C NG Ngoài hương h hân tích l ctron, c c hương h h c a vào c c đặc tính ảnh hưởng c a m độc c ng h t tri n C c hương h nà c th nh m lại hân tính thơng số c a mạch ích hoạt m độc t vào cấu tr c c a mạch 2.2.1 hương pháp ph n t ch phổ ct on 2.2.2 hát m đ c d a th ng ố hoạt đ ng C c thông số hoạt động, ao gồm th i gian lượng, có th sử dụng đ phát m độc a b 2.2.3 hương pháp k ch hoạt m đ c hương h ích hoạt m độc c th đ nhanh u trình h t m độc c th t hợ v i hương h v lượng N u m độc ích hoạt, mạch m độc s ti u thụ lượng nhi u 10 n 2.1 ăn Cổng INV Đ n tăn gây v n t Năng ượng t ng nh ổ t c n Đ kh ng ổ t c 39.03 86.87 NAND2-AND2 65.96 91.17 NOR2-OR2 65.96 91.17 XNOR2-NOR2 98.74 91.73 NAND3-AND3 NOR3-OR3 92.87 92.86 88.78 88.78 XNOR3-NOR3 140.63 88.86 Năng lượng cho cổng ản hi ị nhi m m độc l n gấ l n lượng cho mạch hoạt động ình thư ng Năng lượng ti u h n l n sinh ch ut ng ị ngắn mạch o ài 2.4.2 ác ất ượng tiê hao ng n mạch ất thường NH HƯ NG C C NG NGH Đ N NĂNG LƯ NG R R À TI U TH V i s h t tri n c a cơng nghệ, ích thư c c a O ngà giảm Đi u nà s làm cho c c mạch ti t iệm iện tích tăng tốc độ c a mạch Tu nhi n, việc làm giảm l ngth c a c c O s làm cho ng r ng tĩnh c a mạch tăng đ ng D ng r s tăng đ n mức lượng ti u thụ là ng r c a mạch 2.6 K T LUẬN CHƯƠNG T vào đặc m c a t ng mạch cụ th , c c hương h s sử ụng nh m h t m độc v i hiệu suất cao C nhi u hương h , nhìn chung tất c c hương h đ u tậ trung hai th c i u ất thư ng o m độc gâ độ tr tăng, ti u thụ lượng l n D a vào đặc m c a mạch th c điện vi sai, hương h luận văn đ s hai th c vào lượng ti u thụ ất thư ng o m độc gâ 11 CHƯƠNG THI T K ẠCH H T HI N Đ C À ẠCH TH NGHI 3.1 GI I THI U CHƯƠNG Chương s cung cấ tổng ua mạch h t m độc đ uất đ sử ụng vào th c t Tu nhi n, mạch h t m độc s giả lậ môi trư ng hs ic đ đ nh gi hương h s t v i th c t 3.2 T NG QU N ẠCH H T HI N Đ C ạch h t m độc th c t t hợ hai thành h n uản l ng điện ộ vi l Tổng uan mạch h t m độc đ cậ hình I m n ng Microcontroller V n i HT ADC trung tâm OUT u o ch i = m ! OUT n 3.1 t n t t t Tất mơ hỏng tính to n s th c môi trư ng giả lậ Hs ic Môi ng p Hspice Custom Waveview Công Synopsys Công o u n p n u o ch Công OUT m = ! OUT t i n nh t n n t ậ 12 3.3 T NG QU N C NG C THI T K 3.4 THI T K Đ C Cổng O chọn làm tải trọng c a m độc v i tín hiệu ữ liệu tín hiệu c n lại tín hiệu ích hoạt m độc 3.5 THI T K ẠCH TH NGHI ạch thử nghiệm đ đ nh gi hương h h t m độc h n cứng cho mạch th c điện vi sai mạch cộng toàn h n 64 bit 3.5.1 C ng toàn ph n 1-bit 13 n 3.9 t n năn năn n n t n 3.5.2 C ng toàn ph n 4-bit n n t n n t 3.5.3 ạch I C -85 C432 ạch thử nghiệm ti th o I C - C432 Chức mạch, hoạt động mạch, ch thích mạch V rilog s lấ t trang c a http://web.eecs.umich.edu/~jhayes/iscas.restore/c432.html T c c V rilog, công cụ D sign Com il r s sử ụng c c ữ liệu nhậ vào o ngư i sử ụng thi t lậ thư viện s ịch sang n tlist mức cổng cho thỏa m n c c ui định v th i gian chức c a V rilog 14 3.6 K T LUẬN CHƯƠNG ạch đ uất nh m ứng ụng hương h c a luận văn thi hi ụng vào th c t Hơn nữa, tất đ u c th giả lậ v i độ c cao Đ đ nh gi hương h c ch c, hai mạch thử nghiệm sử ụng đ mạch cộng it mạch I C - C432 độc l n lượt nh ng vào nhi u vị trí h c c a mạch thử nghiệm Ngoài ra, chương c ng cung cấ nhi u loại m độc đa ạng 15 TH NGHI CHƯƠNG À Đ NH GIÁ K T QU 4.1 GI I THI U CHƯƠNG Trong chương nà , luận văn s trình v thi t lậ thử nghiệm hương h đ tr n c c mạch thử nghiệm C c ảnh hưởng c a m độc s hảo s t tr n mạch thử nghiệm uận văn c ng hảo s t s ảnh hưởng c a công nghệ l n hương h uận văn c ng cung cấ ưu m nhược m c a hương h 4.2 THI T LẬ TH NGHI T vào mục đích thử nghiệm, luận văn s thi t lậ c c thử nghiệm cho c c mạch h c Tu nhi n, m chung cho c c l n thử nghiệm ch n m độc tín hiệu đ u vào m t hiệu uả c a hương h ỗi vị trí ch n m độc, luận văn s sử ụng m u tổ hợ đ u vào ng u nhi n đ hảo s t 4.2.1 ạch c ng it toàn ph n Luận văn l a chọn it đ nh ng m độc làm tha đổi cặ ổ t c c a c c it hi c c cặ ổ t c c a B v n giữ đ ng gi trị Như vậ , s c vị trí đ nh ng m độc, vị trí c a gi trị vị trí gi trị Cin 4.2.2 ạch I C -85 C432 ạch I C - C432 c 32 it đ u vào, l n lượt s nh ng m độc vào c c đ u vào c a mạch thử nghiệm 4.2.3 Khảo át ảnh hư ng c ng nghệ ên phương pháp Đ hảo s t s ảnh hưởng c a cộng l n hương h h t m độc, luận văn s sử ụng mạch cộng it t hợ ộ so s nh it đ hảo s t ngth nm 220nm 16 4.3 K T QU 4.3.1 ạch c ng toàn ph n it n n nt n n n C th thấ tr n hình 4, mặc t c động c a m độc s hông làm ng c a mạch cộng tha đổi ất thư ng s làm ng ộ so s nh it tha đổi c ch ất thư ng T c động nà s r rệt n u chân đ u ị lững l i nhi u O h c 17 n C c t ạn t n u tố sử ụng cho hương h n t n nà nh m h t m độc Năng lượng ất thư ng ng ất thư ng Đ u hông ổ t c Đ u ị lững D a vào c c u tố tr n, v i mạch cộng it t uả c a hương h uan 18 n t t n t t t uả uan n u t hợ u tố c suất h c m độc l n t i g n tất vị trí ch n m độc 4.3.2 ạch I C n 4.7 -85 C432 t v ISCAS-85 C432 19 4.3.3 nh hư ng c ng nghệ ên phương pháp n 4.8 n n n n n n C th thấ hình , cơng nghệ nm, s h c ng c t c động hông c t c động c a m độc Ch nh lệch ng ngth 22 nm c a ộ cộng it g n gấ đôi c n nm ấ ng Tương t ng ộ so s nh it, ch nh lệch gấ 22 nm hi ch nh lệch chi g n gấ 90nm 80.00 70.00 60.00 50.00 t 40.00 30.00 c s ất p n mã ộc (%) 20 20.00 10.00 0.00 A0 A6 A12 A18 A24 A30 A36 A42 A48 A54 A60 A63 Vị í èn mã ộc 90nm 220nm n 4.9 n n t n v n Như vậ , hi ng r tăng l n s làm cho c a hương giảm ngth 22 nm cho t uả g n hi ch cho nm c a hương h nà c th giảm đ n c c công nghệ thấ nm nm h 4.4 NH HƯƠNG H KH C n 4.1 n v Tiê ch h n t ch phổ electron n hương pháp t ên mạch DVCSL hương pháp ph n th ch ản đ nhiệt Th i gian âu – c th o ài đ n th ng Nhanh - ụng tr c ti tr n mạch hoạt động Nhanh – c th hân tích tr c ti tr n mạch hoạt động Ảnh hưởng Cơng nghệ cao Ảnh hưởng đ n hiệu suất Công Ảnh hưởng đ n hiệu suất 21 công nghệ hạm vi ứng ụng th i gian hân tích l n n – mạch C O th c điện vi sai Chi hí Đắt ti n Hiệu suất Cao – c th l nđ n1 cho c c mạch hông u hức tạ h t v ng nhi m m độc C th h t v ng nhi m m độc nghệ cao ng r đ ng vai tr l n Ch ụng cho mạch th o ch th c điện vi sai Công nghệ cao ng r đ ng vai tr l n n – mạch C O th c điện vi sai ti n Đắt ti n Cao H u h t cho c c gi trị C c mạch nhỏ cho t uả 100% hụ thuộc vào iện tích c a m độc đối v i iện tích mạch thử nghiệm hơng hỗ trợ o s nh v i c c hương h h c, hương h luận văn c nhi u ưu m nhược m sau C th h t v ng nhi m m độc đ uất a hương h c c c ưu m đ ng gi c th sử ụng hông c n thi t vàng thi t hông nhi m m độc Hiệu uả cao v i c c mạch v a nhỏ h t tức th i th i gian chạ c a mạch C th t i sử ụng cho nhi u chi l n i m tra Chi hí thấ hơng u c u s chu n ị nhi u 22 Cho hiệu suất cao m độc nhỏ b B n cạnh c c ưu m, hương h c ng c nhi u nhược m c n cân nhắc trư c hi ứng ụng vào th c t hương h ch ứng ụng cho mạch số sử ụng hương h th c điện vi sai hông th sử ụng cho mạch th o công nghệ C O mạch analog hương h ị chi hối h nhi u ởi công ngh , công nghệ cao s làm giảm hiệu uả c a hương h hông c m độc h t loại m độc vị trí c a 4.5 K T LUẬN CHƯƠNG t uả c a hương h tr n c c mạch thử nghiệm uan hương h c th t hợ v i i u ất thư ng h c đ tăng hiệu suất c a hương h t uả tr n mạch cộng it g n đạt n u hương h t hợ c c i u t uả lỗi Tu nhi n, hương h c ng ị chi hối ởi công nghệ ích thư c giảm s làm hiệu suất c a hương h giảm đ ng B n cạnh nhi u ưu m, c c nhược m c a hương h nhắc trư c hi ụng vào th c t c n cân 23 K T LUẬN À KI N NGH K t luận: uận văn đ hảo s t đặc tính mạch th c điện vi sai ạch th c điện vi sai lng c tính chất đặc iệt c c tín hiệu ln c cặ ổ t c N u gi trị ổ t c nà ị tha đổi s làm tha đổi chức c a mạch C c cặ ữ liệu hông ổ t c s làm cho mạch ị ngắn mạch c c đ u hông ổ t c C c đ u hông ổ t c c th lan tru n mạch lan tru n c th làm mạch ị ngắn mạch ví trí O ti th o D a vào tính chất đặc iệt c a mạch th c điện vi sai, hương h h t m độc a tr n lượng ất thư ng đ suất đ ụng Phát m độc tr n mạch sử dụng hương h th c điện vi sai có th th c b ng cách sử dụng liên tục, lượng ti u thụ ất thư ng, k t đ u lỗi hương pháp không tốn c ng hông c n ph n cứng bổ sung c n thi t đ th c n n tảng phát m độc Ngoài ra, hương h c ng hông c n thi t vàng đ so s nh c c hương h h c uận văn đ hảo s t hương h tr n c c mạch thử nghiệm Đ hảo s t vị trí t c động c a m độc, luận văn ch n m độc vào c c đ u vào c a mạch thử nghiệm hảo s t hương h cho t uả h tốt v i c c mạch thử nghiệm t uả c th đạt đ n n u t hợ nhi u hương h h c tr n mạch thử nghiệm uận văn c n hảo s t t c động c a ng r l n mạch thử nghiệm Công nghệ l n cao s làm cho hiệu suất h t m độc giảm uống 24 ớng phát tri n: hương h hảo s t c nhi u ưu m c th ti tục h t tri n đ ứng ụng vào th c t Tu nhi n hương h c n nhi u hạn ch c n nghiên cứu âu đ đưa vào th c t Hư ng h t tri n ti th o c a đ tài i m tra hương h tr n c c mạch th c t l n hi mà ng ngắn mạch s h hân iệt so v i c c ng r r Ngoài ra, hương h nà c n i m tra tr n c c công nghệ thấ nm đ i m tra hiệu suất c a hương h uận văn đ uất hương h nà n n sử ụng ti n h t m độc nh m hân loại chi c ị nhi m m độc au hi loại, ngư i i m tra c th gởi m u c ị nhi m m độc cao đ n trung tâm hân tích hổ l ctron Trong th i gian nà c th sử ụng th m hương h i m tra v ctor đ h t m độc hương h ản đồ nhiệt đ h t v ng ị nhi m m độc đ tậ trung c c v ctor t c động vào v ng nà u c u c c nhà cung cấ thi t ảng tham chi u vàng đ c th c định vị trí m độc ... th c điện vi sai - Nghiên cứu c c hương h h t m độc h n cứng tr n mạch logic thi t th o hương h th c điện vi sai - Nghi n cứu thi t mạch thử nghiệm sử ụng hương h th c điện vi sai - Nghiên cứu... Đ nh gi hương h h t m độc tr n mạch sử ụng th c điện vi sai v i c c ti u chí h c - Đưa i n nghị ụng hương h vào th c t Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Nghi n cứu hương h m độc nh ng vào h n cứng... th c điện vi sai đ phát m độc hương h nà không tốn c ng hông c n ph n cứng bổ sung c n thi t đ th c n n tảng phát m độc D a tr n đặc m c a c c mạch số thi t th o hương h th c điện vi sai, đ tài