2024年6月16至20日，第44屆超大規(guī)模集成電路國際研討會(huì)（IEEE Symposium on VLSI Technology and Circuits）在美國夏威夷召開，電子與信息工程學(xué)院趙曉錦特聘教授、左海彪博士后赴美國參加該會(huì)議。趙曉錦特聘教授在Symposium on VLSI Circuits分會(huì)的C13 session作報(bào)告，主題為“An In-Sensor PUF Featuring Optical Reconfigurability and Near-100% Hardware Reuse Ratio for Trustworthy Sensing”。該論文的第一作者為左海彪博士后，通訊作者為趙曉錦特聘教授。此論文得到了國家自然科學(xué)基金和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持，同時(shí)也是深圳大學(xué)和射頻異質(zhì)異構(gòu)集成全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在VLSI Symposium上的重要突破。
趙曉錦特聘教授在VLSI 2024上作會(huì)議報(bào)告
針對(duì)圖像傳感器所面臨的演示攻擊、虛擬攝像機(jī)攻擊以及生成式人工智能（Artificial Intelligence, AI）技術(shù)導(dǎo)致的圖像偽造/篡改等安全威脅，論文設(shè)計(jì)了一種圖像傳感器內(nèi)光學(xué)可重構(gòu)的強(qiáng)物理不可克隆函數(shù)（Physically Unclonable Function, PUF）芯片。該芯片能夠?yàn)閳D像傳感器實(shí)時(shí)提供加密信息，以嵌入隱形水印，從而實(shí)現(xiàn)圖像信息的溯源功能，確保圖像傳感的可靠性。論文通過提出“光學(xué)式PUF熵源提取”和“圖像傳感”雙模式的圖像傳感器設(shè)計(jì)架構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)圖像傳感功能的同時(shí)，可100%復(fù)用圖像傳感器的4T-APS像素陣列，并且不需要在像素單元中增加額外硬件資源，僅在列線上增加模式切換電路和一個(gè)偏置晶體管即可實(shí)現(xiàn)PUF輸出響應(yīng)的提取。
進(jìn)一步而言，論文采用65nm 1.2V標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制造出了首款感光像素陣列為128×128的光學(xué)可重構(gòu)傳感器內(nèi)強(qiáng)PUF。該P(yáng)UF可將像素的暗信號(hào)不均勻性（DSNU）提取出來作為主要熵源的同時(shí)，還可在均勻的綠光（550nm）照射下，利用像素陣列的光響應(yīng)不均勻性（PRNU）獲取二次熵源，達(dá)到重新配置其激勵(lì)響應(yīng)對(duì)（CRPs）的目的。其特點(diǎn)主要包括：（1）PUF模式下，高達(dá)1×1036bit/F2的超高面積效率，且可復(fù)用圖像傳感器99.735%的硅面積；（2）基于PRNU的光學(xué)可重構(gòu)性，具有指數(shù)級(jí)和相互獨(dú)立的CRP空間；（3）在高達(dá)4000萬個(gè)CRP訓(xùn)練的情況下，對(duì)各種機(jī)器學(xué)習(xí)算法的攻擊具有很強(qiáng)的抵御能力。
可信圖像傳感器芯片架構(gòu)和提出的光學(xué)可重構(gòu)傳感器內(nèi)PUF
可信圖像傳感器芯片照片
VLSI Symposium是與ISSCC、IEDM齊名的集成電路與半導(dǎo)體領(lǐng)域最高級(jí)別會(huì)議，每年都吸引著國際半導(dǎo)體業(yè)界和學(xué)術(shù)界的頂尖研究成果發(fā)表。該會(huì)議是由IEEE Solid-State Circuits Society, IEEE Electron Devices Society以及Japan Society of Applied Physics共同舉辦的高水平、高質(zhì)量、高影響力的集成電路領(lǐng)域國際學(xué)術(shù)會(huì)議，每年輪流在美國和日本舉辦，匯集了來自工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和政府機(jī)構(gòu)的專家、學(xué)者參加，是展現(xiàn)和討論集成電路與半導(dǎo)體領(lǐng)域前沿技術(shù)的重要平臺(tái)，具有廣泛的影響力。
2024年VLSI Symposium的主題是“BRIDGING THE DIGITAL& PHYSICAL WORLDS with efficiency & intelligence”。本次研討會(huì)重點(diǎn)介紹了精選的演講和小組會(huì)議以及先進(jìn)的VLSI技術(shù)開發(fā)、創(chuàng)新電路設(shè)計(jì)及其支持的應(yīng)用，例如人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴/植入式生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用、大數(shù)據(jù)、云/邊緣計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、機(jī)器人和自動(dòng)駕駛汽車。
附：會(huì)議鏈接：https://www.vlsisymposium.org/
