3D NANDフラッシュメモリを用いたPUF (Physical Unclonable Functions;物理的に複製不可能な関数)を開発~韓国

PUF picture 半導体情報

ソウル大学の研究者たちは、市販されている3D NANDフラッシュメモリを利用した新たなハードウェアセキュリティ技術を開発しました。この手法は物理的に複製不可能な関数(PUF)を応用しており、使用しないときはユーザーデータの下にセキュリティキーを隠し、必要なときだけそれを取り出すことができます。また、セキュリティキーの保存に使われるメモリ領域は、一般的なデータ保存にも利用可能です。

Source:SH. Park, RH. Koo, Y. Yang, et al. Concealable physical unclonable functions using vertical NAND flash memory. Nat Commun 16, 5155 (2025).
https://doi.org/10.1038/s41467-025-60415-y

この技術を実現するために、研究チームはV-NANDフラッシュメモリにおいて、ゲート誘導ドレインリーク(GIDL)消去メカニズムを弱く適用し、メモリセル間の消去レベルのばらつきを意図的に増幅させました。それによりPUFデータの生成を可能にしたのです。

市販のV-NANDフラッシュメモリを用いたテストでは、生成されたPUFデータは100%の精度とランダム性を維持し、25°Cから85°Cまでの温度変化や1,000万回以上の読み出しにも耐えました。キーの隠蔽・公開機能は100回以上問題なく繰り返され、機械学習による攻撃シミュレーションでもキーの予測はランダム推測と同程度の精度にとどまりました。

ソウル大学博士課程の学生、パク・ソンホ氏は次のように述べています:「本研究の意義は、既存のV-NANDフラッシュメモリの消去操作を活用することで、回路や設計を変更することなくPUFを実装可能にした点にあります。セキュリティキーの選択的な露出を可能にすることで、セキュリティとメモリ効率の向上に新たな可能性をもたらしました。」

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