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Design techniques for secure cryptographic circuits in deep submicron technologies

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2 1. Physical security in submicron technologies digital design flow. 1.2 Foundations on ASIC design 1.2.1 Digital design flow strategies for VLSI circuits The exponential growth of the scale of integration, exemplified by the Moore’s law [84] (i.e. the increase in the number of transistors per unit area, or, more generally, the performance of the devices, doubling every 18 months), led to a radical innovation in the design flow of digital systems. If in the early 70’s the project was being carried by hand drawing the layout on large sheets of paper in accordance to the geometrical representation of the circuit on silicon, today this is no longer feasible due to the huge amount of active devices in the integrated circuits [101], which is represented by the acronym VLSI, Very Large Scale Integration. The VLSI design represents the combination of two types of skills, architectural and circuital: 1. The architecture design skills correspond to the design of block diagrams modeled at various abstraction levels; they can comprise parts of software that must be performed by dedicated microprocessors or described in a hardware description languages (HDL). In this case, only the logical functionality is considered. 2. The circuit design skill consists in the connection of many transistors or logic cells, which are implemented at layout level through CAD tools. In this case, the electrical operation is taken into account. In general, there are two typical approaches for the realization of digital circuits: full-custom and semi-custom. In the full-custom (or, simply, custom) design the chip is implemented from scratch, so that the individual blocks composing the system are designed up to the transistor level. More specifically, in this design strategy no third parts modules are used, and all the entities are modeled and designed for that application. There are specific software tools which guide the designer along the custom project, allowing to semi-automate the layout of the chip and reduce the design time. Custom design has the advantage of optimizing the design in terms of power and performance, at the expenses of time and money. For this reason this approach is adopted mostly for the design of few functional blocks (e.g. floating point units and memory cells) or in general for a large number production. The semi-custom design instead makes use of logic circuits that have already been implemented, usually by third parts. They can be divided into two categories: cell-based or pre-fabricated units and array-based or pre-designed elements. FPGA, Sea of Gate, PLD, CPLD are all examples of array-based elements. Among the cell-based units, three different design strategies can be categorized: standard-cells based, macro-cells based and compiled-cells based. In the standard-cells based design, each cell corresponds to an elementary com- ponent, such as a logic gate or a flip-flop, or slightly more complex blocks such as multiplexers or other arithmetic circuits (i.e. full-adder). For every technological
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Informazioni tesi

  Autore: Simone Bongiovanni
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Dottorato in ingegneria elettronica
Anno: 2015
Docente/Relatore: Alessandro Trifiletti
Correlatore: GiuseppeScotti
Istituito da: Università degli Studi di Roma La Sapienza
Dipartimento: Ingegneria elettronica
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 338

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Parole chiave

digital design
cryptography
leakage
power analysis attacks
side channel attacks
submicron technology
hardware security

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