2024年6月16至20日，第44届超大规模集成电路国际研讨会（IEEE Symposium on VLSI Technology and Circuits）在美国夏威夷召开，永利集团赵晓锦特聘教授、左海彪博士后赴美国参加该会议。赵晓锦特聘教授在Symposium on VLSI Circuits分会的C13 session作报告，主题为“An In-Sensor PUF Featuring Optical Reconfigurability and Near-100% Hardware Reuse Ratio for Trustworthy Sensing”。该论文的第一作者为左海彪博士后，通讯作者为赵晓锦特聘教授。此论文得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的支持，同时也是永利集团和射频异质异构集成全国重点实验室在VLSI Symposium上的重要突破。
赵晓锦特聘教授在VLSI 2024上作会议报告
针对图像传感器所面临的演示攻击、虚拟摄像机攻击以及生成式人工智能（Artificial Intelligence, AI）技术导致的图像伪造/篡改等安全威胁，论文设计了一种图像传感器内光学可重构的强物理不可克隆函数（Physically Unclonable Function, PUF）芯片。该芯片能够为图像传感器实时提供加密信息，以嵌入隐形水印，从而实现图像信息的溯源功能，确保图像传感的可靠性。论文通过提出“光学式PUF熵源提取”和“图像传感”双模式的图像传感器设计架构，在实现图像传感功能的同时，可100%复用图像传感器的4T-APS像素阵列，并且不需要在像素单元中增加额外硬件资源，仅在列线上增加模式切换电路和一个偏置晶体管即可实现PUF输出响应的提取。
进一步而言，论文采用65nm 1.2V标准CMOS工艺制造出了首款感光像素阵列为128×128的光学可重构传感器内强PUF。该PUF可将像素的暗信号不均匀性（DSNU）提取出来作为主要熵源的同时，还可在均匀的绿光（550nm）照射下，利用像素阵列的光响应不均匀性（PRNU）获取二次熵源，达到重新配置其激励响应对（CRPs）的目的。其特点主要包括：（1）PUF模式下，高达1×1036bit/F2的超高面积效率，且可复用图像传感器99.735%的硅面积；（2）基于PRNU的光学可重构性，具有指数级和相互独立的CRP空间；（3）在高达4000万个CRP训练的情况下，对各种机器学习算法的攻击具有很强的抵御能力。
可信图像传感器芯片架构和提出的光学可重构传感器内PUF
可信图像传感器芯片照片
VLSI Symposium是与ISSCC、IEDM齐名的集成电路与半导体领域最高级别会议，每年都吸引着国际半导体业界和学术界的顶尖研究成果发表。该会议是由IEEE Solid-State Circuits Society, IEEE Electron Devices Society以及Japan Society of Applied Physics共同举办的高水平、高质量、高影响力的集成电路领域国际学术会议，每年轮流在美国和日本举办，汇集了来自工业界、学术界和政府机构的专家、学者参加，是展现和讨论集成电路与半导体领域前沿技术的重要平台，具有广泛的影响力。
2024年VLSI Symposium的主题是“BRIDGING THE DIGITAL& PHYSICAL WORLDS with efficiency & intelligence”。本次研讨会重点介绍了精选的演讲和小组会议以及先进的VLSI技术开发、创新电路设计及其支持的应用，例如人工智能、机器学习、物联网、可穿戴/植入式生物医学应用、大数据、云/边缘计算、虚拟现实(VR)/增强现实(AR)、机器人和自动驾驶汽车。
附：会议链接：https://www.vlsisymposium.org/
