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特許7495070エントロピーソース回路及びエントロピー値生成方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-27

(45)【発行日】2024-06-04

(54)【発明の名称】エントロピーソース回路及びエントロピー値生成方法

(51)【国際特許分類】

G06F 7/58 20060101AFI20240528BHJP

【ＦＩ】

G06F7/58 680

【請求項の数】 17

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023036081

(22)【出願日】2023-03-09

(65)【公開番号】P2024031761

(43)【公開日】2024-03-07

【審査請求日】2023-03-16

(31)【優先権主張番号】111132291

(32)【優先日】2022-08-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】520196623

【氏名又は名称】▲しゃーん▼碼科技股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎修

(72)【発明者】

【氏名】邵啓意

(72)【発明者】

【氏名】莊 ▲かい▼▲しぇん▼

(72)【発明者】

【氏名】▲呉▼ 孟益

【審査官】佐賀野秀一

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５０７４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５３１５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０２９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１９５６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ７／５８－７／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エントロピーソース回路であって、
第１の制御信号に従って第１の設定又は第２の設定の下で動作するように構成された第１の調整可能なリング発振器であって、前記第１の調整可能なリング発振器は、前記第１の設定の下で第１の発振クロック信号を生成し、前記第２の設定の下で第２の発振クロック信号を生成し、前記第１の発振クロック信号及び前記第２の発振クロック信号は、異なる周波数を有する、第１の調整可能なリング発振器と、
前記第１の発振クロック信号をサンプリング周波数でサンプリングして複数の第１のサンプリング値を生成するように構成され、前記第２の発振クロック信号を前記サンプリング周波数でサンプリングして複数の第２のサンプリング値を生成するように構成された第１のサンプリング回路と、
前記第１のサンプリング値の第１の分布を検出するように構成された第１の検出回路と、
前記第１の分布に従って、前記第１の調整可能なリング発振器の設定が変更されるべきかどうかを決定するように構成された制御回路であって、前記第１の分布が所定の分布を満たさないとき、前記第１の設定を前記第２の設定に切り替えるための前記第１の制御信号を生成する、制御回路と
を備え、
前記エントロピーソース回路は、前記第１のサンプリング値又は前記第２のサンプリング値に従ってエントロピー値を出力する、
エントロピーソース回路。

【請求項2】

前記第１の分布は、
前記第１のサンプリング値の特定の論理値の数、前記第１のサンプリング値の変化率、又は前記第１のサンプリング値における異なる論理値の数の比
を含む、請求項１に記載のエントロピーソース回路。

【請求項3】

前記第１の検出回路は、ＳＰ８００－９０Ｂ規格に準拠するＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＴｅｓｔ又はＡｄａｐｔｉｖｅＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎＴｅｓｔを適用して、前記第１の分布を検出する、請求項１に記載のエントロピーソース回路。

【請求項4】

第２の制御信号に従って第３の設定又は第４の設定の下で動作するように構成された第２の調整可能なリング発振器であって、前記第２の調整可能なリング発振器は、前記第３の設定の下で第３の発振クロック信号を生成し、前記第４の設定の下で第４の発振クロック信号を生成し、前記第３の発振クロック信号及び前記第４の発振クロック信号は、異なる周波数を有する、第２の調整可能なリング発振器と、
前記第３の発振クロック信号を前記サンプリング周波数でサンプリングして複数の第３のサンプリング値を生成するように構成され、前記第４の発振クロック信号を前記サンプリング周波数でサンプリングして複数の第４のサンプリング値を生成するように構成された第２のサンプリング回路と、
前記第３のサンプリング値の第２の分布を検出するように構成された第２の検出回路であって、前記制御回路は、前記第３のサンプリング値の前記第２の分布に従って前記第２の調整可能なリング発振器の設定が変更されるべきかどうかを決定し、前記制御回路は、前記第２の分布が前記所定の分布を満たさないとき、前記第３の設定を前記第４の設定に切り替えるための前記第２の制御信号を生成する、第２の検出回路と、
前記第３のサンプリング値又は前記第４のサンプリング値に更に従って前記エントロピー値を生成するように構成されたＸＯＲ回路と
を更に備える、請求項１に記載のエントロピーソース回路。

【請求項5】

前記第１の調整可能なリング発振器は、複数のＲＣ遅延段を備え、前記第１の制御信号は、前記ＲＣ遅延段の抵抗値を変更するために使用される、請求項１に記載のエントロピーソース回路。

【請求項6】

エントロピーソース回路であって、
第１の制御信号に従って第１の設定又は第２の設定の下で動作するように構成された第１の調整可能なリング発振器であって、前記第１の調整可能なリング発振器は、前記第１の設定の下で第１の発振クロック信号を生成し、前記第２の設定の下で第２の発振クロック信号を生成し、前記第１の発振クロック信号及び前記第２の発振クロック信号は、異なる周波数を有する、第１の調整可能なリング発振器と、
前記第１の発振クロック信号をサンプリング周波数でサンプリングして複数の第１のサンプリング値を生成するように構成され、前記第２の発振クロック信号を前記サンプリング周波数でサンプリングして複数の第２のサンプリング値を生成するように構成された第１のサンプリング回路と、
前記エントロピーソース回路の第１の動作電圧又は第１の温度を検出するように構成された第３の検出回路と、
前記第１の動作電圧又は前記第１の温度に従って、前記第１の調整可能なリング発振器の設定が前記第１の設定から前記第２の設定に変更されるべきかどうかを決定するように構成された制御回路と
を備え、
前記エントロピーソース回路は、前記第１のサンプリング値又は前記第２のサンプリング値に従ってエントロピー値を出力する、
エントロピーソース回路。

【請求項7】

設定マッピングテーブルを記憶するように構成された記憶デバイスを更に備え、前記設定マッピングテーブルは、動作電圧、温度、及び設定の複数の対応関係を含み、前記制御回路は、前記第１の動作電圧又は前記第１の温度に従って、及び前記対応関係に従って、前記第１の調整可能なリング発振器の設定を選択する、請求項６に記載のエントロピーソース回路。

【請求項8】

前記第１の調整可能なリング発振器は、複数のＲＣ遅延段を備え、前記第１の制御信号は、前記ＲＣ遅延段の抵抗値を変更するために使用される、請求項６に記載のエントロピーソース回路。

【請求項9】

前記サンプリング周波数を有するサンプリングクロック信号を生成するように構成されたサンプリングクロック生成回路であって、前記制御回路は、前記サンプリングクロック生成回路をイネーブルにするためのサンプリングイネーブル信号を生成する、サンプリングクロック生成回路
を更に備え、
前記第１の調整可能なリング発振器は、
前記第１の制御信号、前記サンプリングイネーブル信号、及び前記サンプリングクロック信号に従って、前記抵抗値を変更するための抵抗設定信号を生成するように構成された抵抗設定信号生成回路
を更に備える、請求項８に記載のエントロピーソース回路。

【請求項10】

前記抵抗設定信号生成回路は、
前記第１の制御信号を受信するように構成されたインバータと、
前記インバータの出力及び前記サンプリングイネーブル信号を受信するように構成されたＡＮＤゲートと、
前記ＡＮＤゲートの出力及び前記サンプリングイネーブル信号を受信して、前記抵抗設定信号を生成するように構成されたカウンタと
を備える、請求項９に記載のエントロピーソース回路。

【請求項11】

第２の制御信号に従って第３の設定又は第４の設定の下で動作するように構成された第２の調整可能なリング発振器であって、前記第２の調整可能なリング発振器は、前記第３の設定の下で第３の発振クロック信号を生成し、前記第４の設定の下で第４の発振クロック信号を生成し、前記第３の発振クロック信号及び前記第４の発振クロック信号は、異なる周波数を有する、第２の調整可能なリング発振器と、
前記第３の発振クロック信号を前記サンプリング周波数でサンプリングして複数の第３のサンプリング値を生成するように構成され、前記第４の発振クロック信号を前記サンプリング周波数でサンプリングして複数の第４のサンプリング値を生成するように構成された第２のサンプリング回路と、
前記エントロピーソース回路の第２の動作電圧又は第２の温度を検出するように構成された第４の検出回路であって、前記制御回路は、前記第２の動作電圧又は前記第２の温度に従って、前記第２の調整可能なリング発振器の設定が前記第３の設定から前記第４の設定に変更されるべきかどうかを決定する、第４の検出回路と、
前記第３のサンプリング値又は前記第４のサンプリング値に更に従って、前記エントロピー値を出力するように構成されたＸＯＲ回路と
を更に備える、請求項６に記載のエントロピーソース回路。

【請求項12】

エントロピーソース回路に適用されるエントロピー値生成方法であって、
第１の制御信号に従って第１の設定又は第２の設定の下で動作するように第１の調整可能なリング発振器を制御するステップであって、前記第１の調整可能なリング発振器は、前記第１の設定の下で第１の発振クロック信号を生成し、前記第２の設定の下で第２の発振クロック信号を生成し、前記第１の発振クロック信号及び前記第２の発振クロック信号は、異なる周波数を有する、ステップと、
前記第１の発振クロック信号をサンプリング周波数でサンプリングして複数の第１のサンプリング値を生成し、前記第２の発振クロック信号を前記サンプリング周波数でサンプリングして複数の第２のサンプリング値を生成するステップと、
前記第１のサンプリング値の第１の分布を検出するステップと、
前記第１の分布に従って、前記第１の調整可能なリング発振器の設定が変更されるべきかどうかを決定するステップであって、前記第１の分布が所定の分布を満たさないとき、前記第１の設定が前記第２の設定に切り替えられる、ステップと、
前記エントロピーソース回路によって、前記第１のサンプリング値又は前記第２のサンプリング値に従ってエントロピー値を出力するステップと
を含むエントロピー値生成方法。

【請求項13】

前記第１の分布は、
前記第１のサンプリング値の特定の論理値の数、前記第１のサンプリング値の変化率、又は前記第１のサンプリング値における異なる論理値の数の比
を含む、請求項１２に記載のエントロピー値生成方法。

【請求項14】

前記第１の分布を検出するステップは、ＳＰ８００－９０Ｂ規格に準拠するＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＴｅｓｔ又はＡｄａｐｔｉｖｅＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎＴｅｓｔを適用して、前記第１の分布を検出する、請求項１２に記載のエントロピー値生成方法。

【請求項15】

第２の制御信号に従って第３の設定又は第４の設定の下で動作するように第２の調整可能なリング発振器を制御するステップであって、前記第２の調整可能なリング発振器は、前記第３の設定の下で第３の発振クロック信号を生成し、前記第４の設定の下で第４の発振クロック信号を生成し、前記第３の発振クロック信号及び前記第４の発振クロック信号は、異なる周波数を有する、ステップと、
前記第３の発振クロック信号を前記サンプリング周波数でサンプリングして複数の第３のサンプリング値を生成し、前記第４の発振クロック信号を前記サンプリング周波数でサンプリングして複数の第４のサンプリング値を生成するステップと、
前記第３のサンプリング値の第２の分布を検出し、前記第３のサンプリング値の前記第２の分布に従って、前記第２の調整可能なリング発振器の設定が変更されるべきかどうかを決定するステップであって、前記第２の分布が前記所定の分布を満たさないとき、前記第３の設定が前記第４の設定に切り替えられる、ステップと、
前記第３のサンプリング値又は前記第４のサンプリング値に更に従って前記エントロピー値を生成するためにＸＯＲ回路を適用するステップと
を更に含む、請求項１２に記載のエントロピー値生成方法。

【請求項16】

サンプリングクロック生成回路によって、前記サンプリング周波数を有するサンプリングクロック信号を生成し、前記サンプリングクロック生成回路をイネーブルにするためのサンプリングイネーブル信号を生成するステップと、
前記第１の制御信号、前記サンプリングイネーブル信号、及び前記サンプリングクロック信号に従って、前記第１の調整可能なリング発振器のＲＣ遅延段の抵抗値を変更するための抵抗設定信号を生成するステップと
を更に含む、請求項１２に記載のエントロピー値生成方法。

【請求項17】

前記抵抗値を変更するステップは、
前記第１の制御信号を反転させるステップと、
前記第１の制御信号の反転信号と前記サンプリングイネーブル信号に対してＡＮＤ演算を実行するステップと、
前記ＡＮＤ演算の結果生成された信号に対してバイナリカウンティング演算を実行して、前記抵抗設定信号を生成するステップと
を含む、請求項１６に記載のエントロピー値生成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エントロピーソース回路及びエントロピー値生成方法に関し、特に、より良好な品質を有するエントロピー値を生成するために信号パラメータを動的に調整することができるエントロピーソース回路及びエントロピー値生成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

エントロピーソース回路は、暗号化のために又はパスワードとして使用可能なランダムエントロピー値を生成するように構成される。しかしながら、エントロピーソース回路の信号パラメータが適切に設定されない場合、質の悪いエントロピー値が生成されることがある。しかしながら、従来のエントロピーソース回路は、このような問題を動的に補償する機構を常に有していない。

【発明の概要】

【0003】

本発明の１つの目的は、より良好な品質を有するエントロピー値を生成するために信号パラメータを動的に調整することができるエントロピーソース回路を提供することである。

【0004】

本発明の別の目的は、より良好な品質を有するエントロピー値を生成するために信号パラメータを動的に調整することができるエントロピー値生成方法を提供することである。

【0005】

本発明の一実施形態は、エントロピーソース回路を開示し、このエントロピーソース回路は、第１の制御信号に従って第１の設定又は第２の設定の下で動作するように構成された第１の調整可能なリング発振器であって、第１の調整可能なリング発振器は、第１の設定の下で第１の発振クロック信号を生成し、第２の設定の下で第２の発振クロック信号を生成し、第１の発振クロック信号及び第２の発振クロック信号は、異なる周波数を有する、第１の調整可能なリング発振器と、第１の発振クロック信号をサンプリング周波数でサンプリングして複数の第１のサンプリング値を生成するように構成され、第２の発振クロック信号をサンプリング周波数でサンプリングして複数の第２のサンプリング値を生成するように構成された第１のサンプリング回路と、第１のサンプリング値の第１の分布を検出するように構成された第１の検出回路と、第１の分布に従って、第１の調整可能なリング発振器の設定が変更されるべきかどうかを決定するように構成された制御回路であって、第１の分布が所定の分布条件を満たさないとき、第１の設定を第２の設定に切り替えるための第１の制御信号を生成する、制御回路とを備え、エントロピーソース回路は、第１のサンプリング値又は第２のサンプリング値に従ってエントロピー値を出力する。

【0006】

本発明の別の実施形態は、エントロピーソース回路を開示し、このエントロピーソース回路は、第１の制御信号に従って第１の設定又は第２の設定の下で動作するように構成された第１の調整可能なリング発振器であって、第１の調整可能なリング発振器は、第１の設定の下で第１の発振クロック信号を生成し、第２の設定の下で第２の発振クロック信号を生成し、第１の発振クロック信号及び第２の発振クロック信号は、異なる周波数を有する、第１の調整可能なリング発振器と、第１の発振クロック信号をサンプリング周波数でサンプリングして複数の第１のサンプリング値を生成するように構成され、第２の発振クロック信号をサンプリング周波数でサンプリングして複数の第２のサンプリング値を生成するように構成された第１のサンプリング回路と、エントロピーソース回路の第１の動作電圧又は第１の温度を検出するように構成された第３の検出回路と、第１の動作電圧又は第１の温度に従って、第１の調整可能なリング発振器の設定が第１の設定から第２の設定に変更されるべきかどうかを決定するように構成された制御回路とを備え、エントロピーソース回路は、第１のサンプリング値又は第２のサンプリング値に従ってエントロピー値を出力する。

【0007】

本発明の更に別の実施形態は、エントロピーソース回路に適用されるエントロピー値生成方法を開示し、このエントロピー値生成方法は、第１の制御信号に従って第１の設定又は第２の設定の下で動作するように第１の調整可能なリング発振器を制御するステップであって、第１の調整可能なリング発振器は、第１の設定の下で第１の発振クロック信号を生成し、第２の設定の下で第２の発振クロック信号を生成し、第１の発振クロック信号及び第２の発振クロック信号は、異なる周波数を有する、ステップと、第１の発振クロック信号をサンプリング周波数でサンプリングして複数の第１のサンプリング値を生成し、第２の発振クロック信号をサンプリング周波数でサンプリングして複数の第２のサンプリング値を生成するステップと、第１のサンプリング値の分布を検出するステップと、分布に従って、第１の調整可能なリング発振器の設定が変更されるべきかどうかを決定するステップであって、分布が所定の分布を満たさないとき、第１の設定が第２の設定に切り替えられる、ステップと、エントロピーソース回路によって、第１のサンプリング値又は第２のサンプリング値に従ってエントロピー値を出力するステップとを含む。

【0008】

上述の実施形態に鑑みて、本発明によって提供されるエントロピーソース回路及びエントロピー値生成方法は、より良好な品質を有するエントロピー値がいつでも生成され得ることを確実にするために、発振クロック信号の周波数を動的に変更することができる。

【0009】

本発明のこれら及び他の目的は、様々な図及び図面に示される好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読めば、当業者には疑いもなく明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の異なる実施形態によるエントロピーソース回路を示すブロック図である。

【図2】本発明の異なる実施形態によるエントロピーソース回路を示すブロック図である。

【図3】図２におけるエントロピーソース回路の動作のための信号波形図である。

【図4】本発明の一実施形態による、より良好な品質を有するエントロピー値をどのように生成するかを示す概略図である。

【図5】本発明の他の実施形態によるエントロピーソース回路を示すブロック図である。

【図6】本発明の他の実施形態によるエントロピーソース回路を示すブロック図である。

【図7】本発明の一実施形態による、調整可能なリング発振器の詳細な回路図である。

【図8】本発明の一実施形態による、図７の抵抗設定信号生成回路の回路図である。

【図9】本発明の一実施形態による、エントロピー生成方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下の説明では、本出願の概念を説明するためにいくつかの実施形態が提供される。以下の実施形態に示されるシステム、デバイス、装置又はモジュールは、ハードウェア（例えば、回路）又はハードウェアとソフトウェアの組合せ（例えば、少なくとも１つのプログラムを実行する処理ユニット）によって実装され得ることが理解されよう。以下の説明における「第１」、「第２」、「第３」という用語は、異なる１つの要素を区別することのみを目的としており、要素の順序を意味するものではない。

【0012】

図１は、本発明の一実施形態によるエントロピーソース回路を示すブロック図である。図１に示すように、エントロピーソース回路１００は、制御回路１０１と、サンプリングクロック生成回路１０３と、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１と、第１のサンプリング回路ＳＣ＿１と、第１の検出回路ＤＣ＿１とを備える。制御回路１０１は、第１の検出回路ＤＣ＿１、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１、及びサンプリングクロック生成回路１０３に結合される。第１のサンプリング回路ＳＣ＿１は、第１の検出回路ＤＣ＿１、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１、及びサンプリングクロック生成回路１０３に結合される。

【0013】

第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１は、第１の制御信号ＣＳ＿１に従って第１の設定又は第２の設定の下で動作する。第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１は、第１の設定の下で第１の発振クロック信号ＯＳ＿１を生成し、第２の設定の下で第２の発振クロック信号ＯＳ＿２を生成する。第１の発振クロック信号ＯＳ＿１及び第２の発振クロック信号ＯＳ＿２は、異なる周波数を有する。第１のサンプリング回路ＳＣ＿１は、あるサンプリング周波数で第１の発振クロック信号ＯＳ＿１をサンプリングして複数の第１のサンプリング値ＳＶ＿１を生成し、同じサンプリング周波数で第２の発振クロック信号ＯＳ＿２をサンプリングして複数の第２のサンプリング値ＳＶ＿２を生成する。エントロピーソース回路１００は、第１のサンプル値ＳＶ＿１に従って第１のエントロピー値を生成／出力するか、又は第２のサンプル値ＳＶ＿２に従って第２のエントロピー値を生成／出力する。

【0014】

言い換えると、制御回路１０１は、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１が、異なる周波数を有する発振クロック信号ＯＳ＿１、ＯＳ＿２を生成するように、第１の制御信号ＣＳ＿１を介して第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１の設定を動的に調整することができる。第１のサンプリング回路ＳＣ＿１は、異なる周波数を有する発振クロック信号ＯＳ＿１及びＯＳ＿２を同じサンプリング周波数でサンプリングするので、発振クロック信号ＯＳ＿１及びＯＳ＿２の異なる部分がサンプリングされ、異なるサンプリング値が生成され得る。エントロピーソース回路１００は、これらの異なるサンプリング値に従ってエントロピー値を生成するので、異なる変化率を有するエントロピー値を得ることができる。サンプリング値の変更、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１の設定、及びエントロピー値を生成する方法についての詳細は、以下の説明で説明する。しかしながら、図１の実施形態では２つの設定が説明されているが、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１は２つよりも多い設定を有してもよいことに留意されたい。

【0015】

制御回路１０１は、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１のためにどの設定が使用されるべきかを様々な方法で決定することができる。再び図１を参照する。図１の第１の検出回路ＤＣ＿１は、第１のサンプル値ＳＶ＿１の第１の分布を検出し、次いで、制御回路１０１は、第１の分布に従って、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１の設定が変更されるべきかどうかを決定することができる。例えば、調整可能なリング発振器ＲＯ＿１が元々第１の設定の下で動作する場合、第１の分布が所定の分布条件を満たさないとき、制御回路１０１は、調整可能なリング発振器ＲＯ＿１の動作が第１の設定から第２の設定に切り替えられるように第１の制御信号を生成する。ここで、第１の分布は、所定の時間内の第１のサンプリング値ＳＶ＿１の特定の論理値の数であり得る。例えば、この数は、所定の時間内に第１のサンプル値ＳＶ＿１に論理値１がいくつあるかを意味する。また、第１の分布は、第１のサンプル値ＳＶ＿１における論理値０が所定の時間内に論理値１に遷移する回数、又は第１のサンプル値ＳＶ＿１における論理値１が所定の時間内に論理値０に遷移する回数など、第１のサンプル値ＳＶ＿１の変化率であり得る。また、第１の分布は、第１のサンプル値ＳＶ＿１における異なる論理値の数の比、例えば、所定の時間内の第１のサンプル値ＳＶ＿１における論理値１の数と論理値０の数との比でもある。

【0016】

一実施形態では、エントロピーソース回路１００は、ＮＩＳＴＳＰ８００－９０Ｂ規格に準拠し、ＮＩＳＴＳＰ８００－９０ＢにおけるＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＣｏｕｎｔＴｅｓｔ又はＡｄａｐｔｉｖｅＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎＴｅｓｔを使用して、第１の分布を計算する。しかしながら、本発明において提供されるエントロピーソース回路１００は他の計算方法を使用してサンプリング値の第１の分布を計算することができることに留意されたい。加えて、上記実施形態では、第１のサンプル値ＳＶ＿１を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明が複数の調整可能なリング発振器を備えるとき、複数の調整可能なリング発振器の中の特定の調整可能なリング発振器の設定は、特定の調整可能なリング発振器に対応するサンプリング値に従って調整可能である。

【0017】

調整可能なリング発振器に対応するサンプル値に従ってエントロピー値をどのように生成するかの例について以下で説明する。図２は、本発明の別の実施形態によるエントロピーソース回路２００を示すブロック図である。図２の実施形態では、図１に示す構成要素及びその接続関係に加えて、エントロピーソース回路２００は、第２の検出回路ＤＣ＿２、第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２、第２のサンプリング回路ＳＣ＿２、及びＸＯＲ回路２０１を更に備える。制御回路１０１は、第２の検出回路ＤＣ＿２及び第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２に結合される。第２のサンプリング回路ＳＣ＿２は、第２の検出回路ＤＣ＿２、第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２、及びサンプリングクロック生成回路１０３に結合される。ＸＯＲ回路２０１は、第１のサンプリング回路ＳＣ＿１及び第２のサンプリング回路ＳＣ＿２に結合される。

【0018】

第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２は、第２の制御信号ＣＳ＿２に従って第３の設定又は第４の設定の下で動作する。第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２は、第３の設定の下で第３の発振クロック信号ＯＳ＿３を生成し、第４の設定の下で第４の発振クロック信号ＯＳ＿４を生成する。第３の発振クロック信号ＯＳ＿３及び第４の発振クロック信号ＯＳ＿４は、異なる周波数を有する。第２のサンプリング回路ＳＣ＿２は、サンプリングクロック信号ＣＬＫ＿Ｓのサンプリング周波数で第３の発振クロック信号ＯＳ＿３をサンプリングして第３のサンプリング値ＳＶ＿３を生成し、サンプリングクロック信号ＣＬＫ＿Ｓのサンプリング周波数で第４の発振クロック信号をサンプリングして第４のサンプリング値ＳＶ＿４を生成する。ＸＯＲ回路２０１は、第１のサンプリング回路ＳＣ＿１及び第２のサンプリング回路ＳＣ＿２の出力を受信して、エントロピー値を生成するように構成される。エントロピーソース回路２００は、第２のサンプリング回路ＳＣ＿２の出力の第２の分布を検出するための第２の検出回路ＤＣ＿２を更に備え得る。第２の検出回路ＤＣ＿２、第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２、及び第２のサンプリング回路ＳＣ＿２の動作の詳細は、第１の検出回路ＤＣ＿１、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１、及び第１のサンプリング回路ＳＣ＿１の動作の詳細と同じであり、従って、ここでは簡潔にするために省略される。

【0019】

言い換えると、制御回路１０１は、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１が異なる周波数を有する発振クロック信号を生成することができるように、第１の制御信号ＣＳ＿１を介して第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１の設定を動的に調整することができる。第１のサンプリング回路ＳＣ＿１は、異なる周波数を有する発振クロック信号を同じサンプリング周波数でサンプリングするので、発振クロック信号の異なる部分がサンプリングされ、異なるサンプリング値が生成され得る。同様に、制御回路１０１は、第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２が、異なる周波数を有する発振クロック信号を生成することができるように、第２の制御信号ＣＳ＿２を介して第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２の設定を動的に調整することができる。第２のサンプリング回路ＳＣ＿２は、異なる周波数を有する発振クロック信号を同じサンプリング周波数でサンプリングするので、発振クロック信号の異なる部分がサンプリングされ、異なるサンプリング値が生成され得る。ＸＯＲ回路２０１は、これらのサンプリング値からエントロピー値を生成する。しかしながら、本発明によって提供されるエントロピーソース回路は、エントロピー値を生成するために、調整可能なリング発振器及びサンプリング回路の２つより多いグループを利用することができ、図２の実施形態に示される２つのグループに限定されないことに留意されたい。

【0020】

図３は、図２におけるエントロピーソース回路の動作のための信号波形図である。図３において、サンプリングクロック信号ＣＬＫ＿Ｓは、サンプリングクロック生成回路１０３によって生成される信号であり、サンプリングイネーブル信号ＥＮ＿Ｓは、サンプリングクロック生成回路１０３をイネーブルにすることができる信号であり、第１の制御信号ＣＳ＿１は、制御回路１０１が第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１の設定を制御するために使用する信号である。第１の検出信号Ｄｅｔ＿１は、第１の検出回路ＤＣ＿１によって生成された検出結果であり、第２の制御信号ＣＳ＿２は、制御回路１０１が第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２の設定を制御するために使用する信号である。第２の検出信号Ｄｅｔ＿２は、第２の検出回路ＤＣ＿２によって生成された検出結果であり、設定１は、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１の設定であり、設定２は、第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２の設定である。

【0021】

図３に示すように、サンプリングイネーブル信号ＥＮ＿Ｓがサンプリングクロック生成回路１０３をイネーブルにするために高論理レベル（例えば、１）を有した後、イネーブリングサンプリングクロック生成回路１０３は、サンプリングクロック信号ＣＬＫ＿Ｓの生成を開始する。第１の制御信号ＣＳ＿１の立ち上がりエッジを使用して、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１の設定を切り替える。従って、図３の実施形態では、第１の制御信号ＣＳ＿１の第１の立ち上がりエッジＲＥ＿１が発生した後、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１は、以前の設定がないので、最初に設定１で動作する。第１の検出信号Ｄｅｔ＿１は、第１の検出回路ＤＣ＿１の検出結果である。第１の検出信号Ｄｅｔ＿１が低論理レベル（例えば、０）を有する場合、設定が変更される必要がないことを意味し、第１の検出信号Ｄｅｔ＿１が高論理レベルに変換された場合、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１の設定が変更される必要があることを意味する。従って、第１の制御信号ＣＳ＿１は、低論理レベルに遷移し、その後、設定１の変更をトリガするために立ち上がりエッジＲＥ＿２を生成する。

【0022】

第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２も同じ動作を有する。従って、図３の実施形態では、第２の制御信号ＣＳ＿２の第１の立ち上がりエッジＲＥ＿３が発生した後、第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２は、最初に設定２で動作する。第２の検出信号Ｄｅｔ＿２は、第１の検出回路ＤＣ＿１の検出結果である。第２の検出信号Ｄｅｔ＿２が低論理レベルにある場合、設定が変更される必要がないことを意味し、それが高論理レベルに切り替えられた場合、第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２の設定が変更される必要があることを意味する。従って、第２の制御信号ＣＳ＿２は、低論理レベルに遷移し、次いで、設定２の変更をトリガするために立ち上がりエッジＲＥ＿４を生成する。図３に示す実施形態は、例としてのみ使用され、本発明を限定することを意味するものではなく、同じ機能を達成することができる信号の任意の組合せが本発明の範囲内に入るべきであることにも留意されたい。

【0023】

図４は、本発明の一実施形態による、より良好な品質を有するエントロピー値をどのように生成するかを示す概略図である。図４に示す動作をより良く理解するために、図２も参照されたい。図４の実施形態では、第１の発振クロック信号ＯＳ＿１が例示のために使用されるが、開示される概念は、他の発振クロック信号にも適用可能である。図４に示すように、第１の発振クロック信号ＯＳ＿１の高論理レベル部分は、非ジッタ領域ＮＪＲ及びジッタ領域ＪＲを含む。一実施形態では、非ジッタ領域ＮＪＲは、第１の発振クロック信号ＯＳ＿１の高論理レベル領域であり、ジッタ領域ＪＲは、第１の発振クロック信号ＯＳ＿１の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジである。ジッタ領域ＪＲにおけるジッタの程度は、エントロピーソース回路の回路プロセス、動作電圧又は温度によって影響され得る。サンプリングクロック生成回路１０３のサンプルのほとんど又は全てが非ジッタ領域ＮＪＲ内で発生するとき、サンプリングクロック生成回路１０３によって生成されるサンプリング値は、変動がより少ないか、又は同一でさえある。別の調整可能なリング発振器（例えば、第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２）が同じサンプリング状態を有する場合、ＸＯＲ回路２０１によって最終的に生成されるエントロピー値は、ほとんど又は全く変化しない、すなわち、質の悪いエントロピー値が生成される。

【0024】

上述したように、制御回路１０１は、第１の分布に従って第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１の設定が変更されるべきかどうかを決定することができる。また、第１の分布は、所定の時間内の第１のサンプリング値ＳＶ＿１の特定の論理値の数、第１のサンプリング値ＳＶ＿１の変化率、及び第１のサンプリング値ＳＶ＿１における異なる論理値の数の比であり得る。第１の分布が非理想的である（例えば、変化率が低い）ことを第１の検出回路ＤＣ＿１が検出したとき、第１の検出信号Ｄｅｔ＿１は、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１の設定を変更するように制御回路１０１をトリガするための高論理レベルに変更される。

【0025】

上述したように、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１のどの設定が使用されるべきかについては、様々な方法で決定することができる。図５は、本発明の別の実施形態によるエントロピーソース回路を示すブロック図であり、このエントロピーソース回路は、前の実施形態とは異なるメカニズムを使用して、どの設定を使用すべきかを決定する。図５に示すように、エントロピーソース回路５００は、図１のエントロピーソース回路１００の構成要素を含む。すなわち、エントロピーソース回路５００は、制御回路１０１と、サンプリングクロック生成回路１０３と、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１と、第１のサンプリング回路ＳＣ＿１と、第３の検出回路ＤＣ＿ａとを備える。制御回路１０１は、第３の検出回路ＤＣ＿ａ、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１、及びサンプリングクロック生成回路１０３に結合される。第１のサンプリング回路ＳＣ＿１は、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１及びサンプリングクロック生成回路１０３に結合される。第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１は、第３の検出回路ＤＣ＿ａに結合される。図５のエントロピーソース回路５００と図１のエントロピーソース回路１００との間の１つの相違点は、図５の第３の検出回路ＤＣ＿ａが、第１のサンプリング回路ＳＣ＿１の出力を検出する代わりに、エントロピーソース回路の第１の動作電圧Ｖ＿１又は第１の温度Ｔ＿１を検出し、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１の設定情報ＣＩ＿１を受信することである。制御回路１０１は、第１の動作電圧Ｖ＿１又は第１の温度Ｔ＿１に従って第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１のどの設定が使用されるべきかを決定する。

【0026】

一実施形態では、エントロピーソース回路５００は、第３の検出回路ＤＣ＿ａに結合された記憶デバイス５０１を更に備える。記憶デバイス５０１は、設定と動作電圧及び温度のうちの少なくとも１つとの複数の対応関係を含む設定比較表を記憶するために使用される。例えば、動作電圧がＶｘであるとき、対応する設定はａである（この例では温度は考慮されない）。代替的に、温度がＴｘであるとき、対応する設定はｂである（この例では動作電圧は考慮されない）。或いは、動作電圧がＶｙであり、温度がＴｙであるとき、対応する設定はｃである。制御回路１０１は、動作電圧又は温度及び前述の対応関係に従って、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１の設定を選択する。例えば、制御回路１０１が、動作電圧がＶｙであり、温度がＴｙであることを検出し、記憶デバイス５０１の比較表に従って設定ｃが使用されるべきであることを得たが、設定情報ＣＩ＿１に従って第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１が設定ｄを使用していることを得たとする。このような場合、制御回路１０１は、第１の制御信号ＣＳ＿１を介して、設定ｃの下で動作するように第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１を制御する。一実施形態では、第３の検出回路ＤＣ＿ａは、第１の動作電圧Ｖ＿１、第１の温度Ｔ＿１、設定比較表、及び設定情報ＣＩ＿１を制御回路１０１に送信することができる。

【0027】

図５の実施形態は、図２で説明した方法でエントロピー値を生成し得る。図６は、本発明の別の実施形態によるエントロピーソース回路６００を示すブロック図である。図６に示すように、エントロピーソース回路６００は、図５に示される構成要素及び接続関係に加えて、第４の検出回路ＤＣ＿ｂと、第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２と、第２のサンプリング回路ＳＣ＿２と、ＸＯＲ回路２０１とを備える。制御回路１０１は、第４の検出回路ＤＣ＿ｂ、第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２、及びサンプリングクロック生成回路１０３に結合される。第２のサンプリング回路ＳＣ＿２は、第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２及びサンプリングクロック生成回路１０３に結合される。第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２は、第４の検出回路ＤＣ＿ｂに結合される。ＸＯＲ回路２０１は、第１のサンプリング回路ＳＣ＿１及び第２のサンプリング回路ＳＣ＿２に結合される。

【0028】

第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２は、第２の制御信号ＣＳ＿２に従って第３の設定又は第４の設定の下で動作する。第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２は、第３の設定の下で第３の発振クロック信号ＯＳ＿３を生成し、第４の設定の下で第４の発振クロック信号ＯＳ＿４を生成する。第３の発振クロック信号ＯＳ＿３及び第４の発振クロック信号ＯＳ＿４は、異なる周波数を有する。第２のサンプリング回路ＳＣ＿２は、サンプリングクロック信号ＣＬＫ＿Ｓのサンプリング周波数で第３の発振クロック信号ＯＳ＿３をサンプリングして第３のサンプリング値ＳＶ＿３を生成し、サンプリングクロック信号ＣＬＫ＿Ｓのサンプリング周波数で第４の発振クロック信号をサンプリングして第４のサンプル値ＳＶ＿４を生成する。ＸＯＲ回路２０１は、第１のサンプリング回路ＳＣ＿１及び第２のサンプリング回路ＳＣ＿２の出力を受信してエントロピー値を生成するように、すなわち、第１のサンプリング回路ＳＣ＿１及び第２のサンプリング回路ＳＣ＿２の出力に対してＸＯＲ演算を実行することによってエントロピー値を生成するように構成される。エントロピーソース回路６００は、エントロピーソース回路６００の第２の動作電圧Ｖ＿２又は第２の温度Ｔ＿２を検出するための第４の検出回路ＤＣ＿ｂを更に備え得る。検出回路ＤＣ＿ａ及びＤＣ＿ｂの異なる位置に対応して、第２の動作電圧Ｖ＿２及び第２の温度Ｔ＿２は、図５の第１の動作電圧Ｖ＿１及び第１の温度Ｔ＿１と同じであっても異なっていてもよい。第４の検出回路ＤＣ＿ｂ、第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２、及び第２のサンプリング回路ＳＣ＿２の詳細な動作は、第３の検出回路ＤＣ＿ａ、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１、及び第１のサンプリング回路ＳＣ＿１の動作と同じであり、従って、ここでは簡潔にするために省略される。

【0029】

言い換えると、図６の実施形態では、制御回路１０１は、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１が、異なる周波数を有する発振クロック信号を生成するように、エントロピーソース回路６００の動作電圧又は温度に従って第１の制御信号ＣＳ＿１を介して第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１の設定を動的に調整することができる。第１のサンプリング回路ＳＣ＿１は、異なる周波数を有する発振クロック信号を同じサンプリング周波数でサンプリングするので、発振クロック信号の異なる部分がサンプリングされ、異なるサンプリング値が生成され得る。同様に、制御回路１０１は、第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２が、異なる周波数を有する発振クロック信号を生成することができるように、第２の制御信号ＣＳ＿２を介してエントロピーソース回路６００の動作電圧又は温度に従って第２の調整可能なリング発振器ＲＯ＿２の設定を動的に調整することができる。第２のサンプリング回路ＳＣ＿２は、異なる周波数の発振クロック信号を同じサンプリング周波数でサンプリングするので、発振クロック信号の異なる部分がサンプリングされ、異なるサンプリング値が生成され得る。ＸＯＲ回路２０１は、これらのサンプリング値からエントロピー値を生成する。しかしながら、本発明によって提供されるエントロピーソース回路は、エントロピー値を生成するために、調整可能なリング発振器及びサンプリング回路の２つより多いグループを利用することができ、図２の実施形態に示される２つのグループに限定されないことに留意されたい。

【0030】

前述の調整可能なリング発振器は、様々なアーキテクチャを通して実装することができる。図７は、本発明の一実施形態による調整可能なリング発振器の詳細な回路図である。図７に示すように、調整可能なリング発振器７００は、ＮＡＮＤゲート７０１と、直列に接続された複数の遅延段ＤＳ＿１、ＤＳ＿２、ＤＳ＿３、及びＤＳ＿４と、フリップフロップ７０３とを備える。ＮＡＮＤゲート７０１の出力は、第１の遅延段ＤＳ＿１の入力に結合され、ＮＡＮＤゲート７０１の入力は、最後の遅延段ＤＳ＿４の出力に結合される。一実施形態では、遅延段はＲＣ遅延段であり、その抵抗値は、前述の第１の制御信号ＣＳ＿１に従って変更することができる。再び図７を参照すると、一実施形態では、遅延段ＤＳ＿１、ＤＳ＿２、ＤＳ＿３、及びＤＳ＿４はそれぞれ、ＰＭＯＳＴ＿Ｐ１、Ｔ＿Ｐ２、Ｔ＿Ｐ３、Ｐ＿ＣＡＰと、ＮＭＯＳＴ＿Ｎ１、Ｔ＿Ｎ２、Ｔ＿Ｎ３、及びＮ＿ＣＡＰとを備える。ＰＭＯＳＴ＿Ｐ１、Ｔ＿Ｐ２とＮＭＯＳＴ＿Ｎ１、Ｔ＿Ｎ２とは直列に接続されている。ＰＭＯＳＴ＿Ｐ３は、ＰＭＯＳＴ＿Ｐ１、Ｔ＿Ｐ２に接続され、ＮＭＯＳＴ＿Ｎ３は、ＮＭＯＳＴ＿Ｎ１、Ｔ＿Ｎ２に接続される。ＰＭＯＳＴ＿Ｐ３及びＮＭＯＳＴ＿Ｎ３は、抵抗設定信号ＯＰ＿１、ＯＰ＿２を受信して遅延段の抵抗値を変更する。ＰＭＯＳＰ＿ＣＡＰ及びＮＭＯＳＮ＿ＣＡＰは、キャパシタとして使用される。より詳細には、抵抗設定信号ＯＰ＿１の異なる論理値は、ＰＭＯＳＴ＿Ｐ３を導通（ターンオン）又は非導通（ターンオフ）に制御することができ、抵抗設定信号ＯＰ＿２の異なる論理値は、ＮＭＯＳＴ＿Ｎ３を導通（ターンオン）又は非導通（ターンオフ）に制御することができる。このようにして、各遅延段ＤＳ＿１、ＤＳ＿２、ＤＳ＿３、ＤＳ＿４の等価抵抗値を変化させて、キャパシタＰＭＯＳＰ＿ＣＡＰ及びＮＭＯＳＮ＿ＣＡＰの充電速度及び放電速度を変えることができる。従って、フリップフロップ７０３は、それに応じて異なる周波数を有する発振クロック信号ＯＳ＿１、ＯＳ＿２、ＯＳ＿３、及びＯＳ＿４を出力することができ、その結果、第１の調整可能なリング発振器ＲＯ＿１及びＲＯ＿２の設定を変更することができる。

【0031】

一実施形態では、調整可能なリング発振器ＲＯ＿１及びＲＯ＿２は、第１の制御信号ＣＳ、サンプリングイネーブル信号ＥＮ＿Ｓ、及びサンプリングクロック信号ＣＬＫ＿Ｓに従って抵抗設定信号ＯＰ＿１、ＯＰ＿２を生成するように構成された抵抗設定信号生成回路を更に備える。図８は、本発明の一実施形態による図７の抵抗設定信号生成回路の回路図である。図８に示すように、抵抗設定信号生成回路８００は、インバータ８０１と、ＡＮＤゲート８０３と、バイナリカウンタ８０５とを備える。インバータ８０１は、第１の制御信号ＣＳ＿１を受信するように構成される。ＡＮＤゲート８０３は、インバータ８０１の出力及びサンプリングイネーブル信号ＥＮ＿Ｓを受信するように構成される。バイナリカウンタ８０５は、ＡＮＤゲート８０３の出力イネーブル及びサンプリングクロック信号ＣＬＫ＿Ｓを受信して、抵抗設定信号ＯＰ＿１及びＯＰ＿２を生成するように構成される。一実施形態では、ＡＮＤゲート８０３の出力イネーブルは、図７の調整可能なリング発振器７００のイネーブル信号としても使用される。すなわち、抵抗設定信号生成回路８００は、第１の制御信号ＣＳ＿１を反転させ、反転された第１の制御信号ＣＳ＿１及びサンプリングイネーブル信号ＥＮ＿Ｓに対してＡＮＤ演算を実行し、サンプリングクロック信号ＣＬＫ＿Ｓを使用して、ＡＮＤ演算の結果生成された信号に対してバイナリカウンティング演算を実行して、抵抗設定信号ＯＰ＿１、ＯＰ＿２を生成する。いくつかの実施形態では、エントロピーソース回路の異なる設計要件に従って、遅延段ＤＳ＿１、ＤＳ＿２、ＤＳ＿３、及びＤＳ＿４は、異なる調整可能な抵抗値を有し得る。従って、抵抗設定信号は、異なる設計要件を満たすために、１ビット、３ビット、又は４ビット以上などの他のビット数を含み得る。バイナリカウンタ８０５は、対応して他のビットを有するカウンタに置き換えることもできる。

【0032】

上述した実施形態によれば、エントロピー値を生成するための方法を取得することができる。図９は、本発明の一実施形態によるエントロピー生成方法を示すフローチャートであり、以下のステップを含む：

【0033】

ステップ９０１

【0034】

第１の制御信号（例えば、図１の第１の制御信号ＣＳ＿１）に従って第１の設定又は第２の設定の下で動作するように第１の調整可能なリング発振器を制御する。第１の調整可能なリング発振器は、第１の設定の下で第１の発振クロック信号を生成し、第２の設定の下で第２の発振クロック信号を生成する。第１の発振クロック信号及び第２の発振クロック信号は、異なる周波数を有する。

【0035】

ステップ９０３

【0036】

第１の発振クロック信号を（図１のサンプリングクロック信号ＣＬＫ＿Ｓの周波数などの）サンプリング周波数でサンプリングして、複数の第１のサンプリング値を生成し、第２の発振クロック信号をサンプリング周波数でサンプリングして、複数の第２のサンプリング値を生成する。

【0037】

ステップ９０５

【0038】

第１のサンプリング値の第１の分布を検出する。

【0039】

ステップ９０７

【0040】

第１の分布に従って、第１の調整可能なリング発振器の設定が変更されるべきかどうかを決定する。第１の分布が所定の分布条件を満たさないとき、第１の設定は第２の設定に切り替えられる。