Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Realization of logic integrated circuits in VeSTIC process - design, fabrication, and characterization

Domański Krzysztof, Głuszko Grzegorz, Sierakowski Andrzej, Tomaszewski Daniel, Szmigiel Dariusz

International Journal of Microelectronics and Computer Science

|

2018

|

Vol. 9, nr 3

123--132

EN

A design and manufacturing of test structures for characterization of logic integrated circuits in a VeSTIC process developed in ITE, are described. Two variants of the VeSTIC processs have been described. A role and sources of the process variability have been discussed. The VeSFET I-V characteristics, the logic cell static characteristics, and waveforms of the 53-stage ring oscillator are presented. Basic parameters of the VeSFETs have been determined. The role of the process variability and of the parasitic elements introduced by the conservative circuit design, e.g. wide conductive lines connecting the devices in the circuits, have been discussed. Based on the inverter layout and on the process specification, the parasitic elements of the inverter equivalent circuit have been extracted. The inverter propagation times, the ring oscillator frequency, and their dependence on the supply bias have been determined.

2

Wykorzystanie funkcji skrótu do poprawy właściwości statystycznych ciągu liczb losowych

Matuszewski Ł., Łoza Sz., Jessa M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 7

456--458

PL

W pracy przedstawiono sposób wykorzystania funkcji skrótu, na przykładzie funkcji SHA-256 (ang. Secure Hash Algorithm), do poprawy właściwości statystycznych ciągów liczb losowych. W badaniach wykorzystano pakiet testów statystycznych NIST 800-22 do oceny właściwości wytwarzanego ciągu metodę restartów i test chi kwadrat, dzięki którym możliwe jest wykazanie, czy dany generator produkuje ciąg z przeważającymi elementami deterministycznymi czy niedeterministycznymi. Proponowany układ może być z powodzeniem zaimplementowany w każdym układzie FPGA (ang. Field Programmable Gate Array).

EN

Random sequences play a key role in many contemporary cryptographic systems. To increase the efficiency and robustness to attacks, it is recommended to integrate a source of random numbers with a cryptographic system using these numbers. Unfortunately, the list of non-deterministic physical phenomena available in digital circuits is rather short and practically includes jitter and metastable states. It is expected that the generator produces sequences that pass all known statistical tests and that the sequences are unpredictable and attack resistant. A generator that satisfies these expectations is named a true random number generator (TRNG). This paper presents a novel method for producing random bits with the use of jitter observed in ring oscillators. The method uses a Galois ring oscillator introduced recently and the hash function. To assess the quality of output sequences, the statistical test suite prepared by National Institute of Standards and Technology (NIST) and the restart mechanism were used. The proposed system can be implemented in any Field Programmable Gate Array (FPGA).

3

Losowość generatora TRNG zaimplementowanego w FPGA

Jessa M., Matuszewski Ł., Jaworski M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 8

880-882

PL

Random Number Generator) zbudowanego z wielu niezależnych generatorów pierścieniowych zaimplementowanych w tym samym układzie FPGA. Wykorzystując nową metodę odróżniania losowości od pseudolosowości wykazano, że zmniejszenie częstotliwości próbkowania wyjścia generatora pierścieniowego może zwiększyć losowość ciągu wytwarzanego przez generator TRNG. Otrzymany wynik oznacza, że generator może dostarczyć ciągów losowych użytecznych w kryptografii z większą szybkością od tej obserwowanej dla większej częstotliwości próbkującej.

EN

One of the simplest sources of purely digital true random bit sequences is the ring oscillator with output sampled by a signal coming from a low-frequency quartz oscillator. Combining XOR bit streams produced by many such generators (see Fig. 1) can significantly improve the statistical properties of the output sequence. As it is shown in the literature, this statement is true for deterministic and non-deterministic sources of random numbers. In cryptography, a user needs sequences with very good statistical properties but originating from a non-deterministic system. Therefore a method for distinguishing pseudo and true randomness for sequences produced by a combined true random number generator (TRNG) is necessary. In this paper the authors show that even a small amount of true randomness, present in a single ring oscillator, accumulates as a function of the number of ring oscillators used to produce the output stream. There is experimentally proved that in a real field programmable gate array (FPGA), the amount of randomness offered by the generator of Fig. 2 can be greater for smaller sampling frequency. Fig. 3 illustrates the behaviour of parameter mmin introduced in [6] as a function of the number K of source generators for four sampling frequencies fL: 100 MHz, 150 MHz, 200 MHz, and 250 MHz. The basic result of this paper is the statement that the efficient bit rate of streams useful for cryptography can be greater for smaller sampling frequencies than that observed for greater sampling frequencies.

4

Generacja binarnych ciągów losowych w układzie Virtex-5

Jessa M., Jaworski M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 7

681-684

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań generatora losowego łączonego, zbudowanego z generatorów wykorzystujących generatory pierścieniowe. Wykazano, że po zaimplementowaniu generatora w układzie Virtex-5 ciągi wyjściowe spełniają wszystkie testy statystyczne z pakietu NIST 800-22. Rozważono trzy sposoby realizacji opóźnienia występującego w generatorze pierścieniowym: w postaci kaskady negatorów, kaskady przerzutników oraz za pomocą linii opóźniającej wbudowanej w układ Virtex-5. Przedstawiono ograniczenia wykorzystania proponowanego generatora w kryptografii.

EN

One of the simplest sources of purely digital true random bit sequences is a ring oscillator with output sampled by a signal from the low-frequency quartz oscillator (Fig. 1). The frequency fH is normally at least several times greater than the frequency fL. The same idea was used in the experiment conducted but there was assumed that the ring oscillators had frequencies , close to fL but not smaller than fL. The signal of frequency fL, common for all source generators, was produced by the quartz oscillator built into evaluation board ML505 containing Virtex-5 (Fig. 2). There was assumed that . The frequencies satisfy the condition . Generators that failed to satisfy this condition were reconstructed to meet this requirement, e.g., by changing the location of elements in the FPGA structure. Tables 1, 3, and 5 lists the results of NIST statistical testing for the realised generator composed of 40 source generators. The all tests were satisfactory independently of the hardware solution of the delay ?. In experiments there were considered three constructions for ?: a chain of inverters, a chain of latches and the delay line built into Virtex-5. The practical RNG demonstrates that the idea of combining modulo 2 of a finite number of source streams can be used to construct entirely digital, high-speed RNGs that pass all NIST statistical tests. The application of this type of generator to cryptography, considered in the last paragraph of this paper, although possible, requires further research.

5

Niskomocowy generator pierścieniowy CMOS sterowany napięciem

Mroszczyk P., Gołda A., Kos A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 9

11-14

PL

W pracy przedstawiono projekt i wyniki symulacji po ekstrakcji z topografii generatora pierścieniowego wykonanego w technologii AMS 0,35 pm przestrajanego w zakresie od 50 kHz do 2 GHz, moc strat nie przekracza 5,3 mW przy napięciu zasilania 3,3 V, poziom szumów fazowych dla częstotliwości podstawowej 900 MHz i przesunięciu 1 MHz wynosi -87,4 dBc/Hz, głównym przeznaczeniem układu jest taktowanie systemów cyfrowych testowanych pod kątem zjawisk termicznych i elektrotermicznych

EN

The objective of this paper is to present a design and post-layout simulation results of a voltage-controlled ring oscillator designed in AMS 0.35 pm technology retuned from 50 kHz to 2 GHz. A power dissipation does not exceed 5.3 mW for a voltage supply 3.3 V, a single-sideband noise at the offset frequency 1 MHz from the carrier frequency 900 MHz is - 87.4 dBc/Hz. The project can be applied as a clock signal generator in research and development of digital systems in terms of thermal and electrothermal phenomena

6

Losowość generatora łączonego TRNG wykorzystujacego metodę z próbkowaniem wyjścia generatora pierścieniowego

Jessa M., Jaworski M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 12

47-50

PL

Łączenie liczb losowych wytwarzanych przez wiele niezależnych generatorów może znacząco poprawić właściwości statystyczne ciągu wyjściowego. To stwierdzenie jest prawdziwe dla deterministycznych i niedeterministycznych źródeł ciągów losowych. W kryptografii użytkownik często potrzebuje ciągów o bardzo dobrych właściwościach statystycznych, lecz pochodzących z systemu niedeterministycznego. W pracy przedstawiamy wyniki testów statystycznych przeprowadzonych dla ciągów liczb wytwarzanych przez generator łączony. Proponujemy nową metodę odróżniania pseudolosowości i losowości dla ciągów wytwarzanych przez generator liczb prawdziwie losowych (TRNG). Generator ten wykorzystuje generatory pierścieniowe, których wyjścia są próbkowane przez sygnał innego generatora. Badany generator wykonano w układzie reprogramowalnym FPGA wytwarzanym przez firmę Xilinx.

EN

Combining random numbers produced by many independent generators can significantly improve the statistical properties of the output sequence. This statement is true for deterministic and non-deterministic sources of random numbers. In cryptography, a user often needs sequences with very good statistical properties but originating from a non-deterministic system. In this paper, we present the results of statistical tests performed for number sequences produced by a combined generator. We propose a new method for distinguishing pseudo and true randomness for sequences produced by a true random number generator (TRNG). The generator uses ring oscillators with outputs sampled by a signal of another clock. The combined TRNG was realized in a field programmable gate array (FPGA) produced by Xilinx.

7

Bezpośrednia Regulacja Napięcia niesymetrycznie obciążonego układu wytwarzania energii z generatorem pierścieniowym

Iwański G., Koczara W.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2005

|

R. 81, nr 3

1-7

PL

W artykule opisano metodę Bezpośredniej Regulacji Napięcia autonomicznego generatora pierścieniowego zasilanego od strony wirnika z przekształtnika tranzystorowego. Metoda ta wykorzystując teorię wektora przestrzennego pozwala na uzyskanie stałej wartości amplitudy i częstotliwości napięcia generowanego w stojanie. Metodę regulacji można nazwać bezczujnikową, ponieważ nie wykorzystuje ona pomiaru prędkości lub położenia wirnika. Generowane napięcie trójfazowe fazowe i przewodowe jest symetryczne mimo znacznej asymetrii obciążenia. Do syntezy układu regulacji zastosowano rozkład wektora napięcia stojana na składową zgodną i przeciwną. Dobór nastaw regulatorów, zastosowanych w metodzie regulacji, uzyskano dzięki modelowaniu symulacyjnemu w środowisku PSIM6.0. Zaprezentowano wyniki badań symulacyjnych oraz laboratoryjnych układu modelowego o regulowanej prędkości z maszyną pierścieniową 380/220V/1,5kW.

EN

The paper presents the Direct Voltage Control (DVC) method for autonomous variable speed slip-ring generator producing three phase sinusoidal voltage. The generator operation is controlled by transistor converter connected to rotor. The DVC method is based on stator voltage space vector referred to rotating reference frame dq and results in the fixed amplitude and frequency of stator sinusoidal voltage. This method is called sensorless, because any speed sensors or the rotor position encoders are not used. The symmetrical three phase stator generated voltage is achieved in spite of the load asymmetry. The positive and negative sequence components of the generated stator voltage are used in the control system. The PSIM6.0 simulation software was used for regulators tuning and prototyping. Simulation results and oscillograms from laboratory set investigations with 380/220V/1.5kW variable speed slip-ring generator is presented.

8

Generator z maszyną pierścieniową o bezpośrednim sterowaniu napięcia wyjściowego

Iwański G., Koczara W.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2005

|

Nr 72

45-51

EN

The main advantage of the variable speed power generation systems with slip-ring induction generator related to cage or synchronous generator is low power and low costs of the power electronics. As the speed range is limited the power converter can be designed on few percent of the generator power, that provide lower losses and costs and higher efficiency. The Direct Voltage Control method of slip ring induction generator is presented in this paper. This method bases on stator voltage vector feedback, that permits the generator can operate as a stand-alone set e.g. in island power systems. Moreover an autonomous operation mode provide the grid connected generator is useful even after the mains outage and can supply isolated part of a grid load. The Direct Voltage Control method uses a space vector theory. A stator voltage vector represented in the reference frame rotating with synchronous speed has fixed magnitude and position when the stator voltage amplitude, frequency and phase are fixed. To obtain the fixed values of the voltage vector amplitude and position, two voltage regulators are applied. One of them based on reference and actual stator voltage amplitude is responsible for rotor current amplitude. The second regulator based on reference and actual stator voltage angle referred to synchronous frame is responsible for rotor current frequency. Applied stator voltage control method do not use any information about the rotor speed or position, therefore it can be called sensorless. Moreover an instantaneous value of the generated stator voltage is controlled that provide not only fixed voltage frequency and amplitude but also controlled voltage phase. This is an important advantage in grid and generated voltage synchronization process.