3진법 반도체 기술을 활용한 진보된 보안 체계
PUF(Physical Unclonable Function)는 반도체의 제조과정에서 발생하는 미세한 물리적 편차를 이용한 보안 기술입니다.
수 나노미터 수준으로 반도체가 제조됨에 따라 모든 트랜지스터의 물리적 성질이 같을 수 없고, 이러한 차이는 Threshold voltage나 gain factor와 같은 전자적인 성질의 편차를 유발합니다.
그러한 편차는0과 1로 이루어진 digital pattern을 만들어서 각 칩마다 고유한 "디지털 지문"을 생성하게 되며, 이 지문은 특정 입력(challenge)에 대해 고유한 출력(response)을 제공함으로써 보안 기능을 제공하는 구조가 됩니다.
3진법으로 PUF를 구현하는 것은 2진법에 비해 정보의 밀도가 향상되며, 이에 따라 정보 처리에 필요한 에너지가 절감됩니다. 또한, 추가적인 상태("don't care" 또는 X)를 도입하여 보안성을 높일 수 있는데, 이 "X" 상태는 안정적이지 않거나 읽기 어려운 셀을 제거하는 데 사용되어 PUF의 신뢰성과 보안성을 향상시킵니다.
터넬의T-PUF(Ternary-PUF)는 삼진법 반도체 기술 기반 비선형 논리 구조를 활용하여 높은 안정성과 저전력 특성을 갖춘 강력한 하드웨어 보안 솔루션을 제공합니다.
외부환경 변화에 안정적이며, 기하급수적으로 확장된 암호화 키 생성을 통해 위변조 및 패턴 예측이 매우 어려운 물리적 복제 방지 장치를 구현할 수 있습니다.
고복잡성암호키 생성 : 3진 논리 기반의 정보처리로암호화 키를 기하급수적으로 생성할 수 있어 패턴 예측이 매우복잡해집니다.
무작위성 증대 : T-PUF는 기존 반도체 장치에서 문턱전압 뿐만 아니라 터널링 전류를 엔트로피 소스로 추가적으로 활용하여 무작위성을 한층 더 강화하여,
생성된 암호 키가 물리적으로 복제 및 유출을 불가능하게 만듭니다.
기계학습 공격 저항성 : T-PUF는 세 가지 상태를 활용하여 출력의 복잡성을 증가시키며 비선형 논리구조를 채택하기 때문에 기계학습 기반 공격에 강한 내성을 가집니다.
환경변화 강건성 : 물리적으로 터널링 전류 활용하여 제조공정 변이, 전압, 온도(PVT) 변화에 둔감한 특성을 보여 환경변화에 일관적인 암호 키를 제공할 수 있습니다.
제품 신뢰성 향상 : off-상태 동작특성기반으로회로 및 시스템의 열화를 완화시켜 오랜 기간 동안 안정적이고 신뢰할 수 있는 동작을 유지할 수 있습니다.
에너지 효율성 개선 : 저전력 3진법 반도체 기반 설계를 통해 동적소모 전력감소를 바탕으로 에너지 효율성을 개선할 수 있습니다.
소형화된 칩 설계 : 기존 PUF는 다양한 환경 요인에 따라 에러가 발생하는 것을 방지하기 위해 오류정정기법과 비선형성 증대를 위해 추가적인 엔트로피 소스를 회로 단에서 추가했습니다.
T-PUF는 고유의 동작특성 덕에 하드웨어 설계 복잡도를 낮추고, 높은 공간 효율성을 제공합니다.
