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단일 트랜지스터를 포함한 채 무작위적 진동 특성을 이용하는 보안 키 소자에 있어서, 상기 단일 트랜지스터는, 전하를 저장하고 방출함으로써, 상기 단일 트랜지스터에 포함되는 소스 및 드레인에 입력되는 입력 전류와 상기 단일 트랜지스터에서 래치(Latch) 현상이 발생됨에 따라 설정되는 낮은 저항 상태(Low Resistance State; LRS)에서 흐를 수 있는 전류의 최소 값인 진동 문턱 전류(Oscillation threshold current) 사이의 대소 관계에 따라 진동 상태 또는 비진동 상태 중 어느 하나의 출력 전압 신호를 출력하는 오실레이터 동작을 수행하여 물리적 복제 방지 기능을 구현하는 것을 특징으로 하는 보안 키 소자
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제1항에 있어서,상기 단일 트랜지스터는, 초기의 높은 저항 상태(High Resistance State; HRS)로부터 래치(Latch) 현상이 발생됨에 따라 설정되는 상기 낮은 저항 상태에서 상기 소스 및 상기 드레인에서 방출된 전자가 상기 단일 트랜지스터에 공급됨에 따른 전류가 상기 진동 문턱 전류와 대소 관계에 따른 값을 갖는 상기 입력 전류와 평형을 이루는지 여부에 기초하여, 상기 진동 상태 또는 상기 비진동 상태 중 어느 하나의 출력 전압 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 보안 키 소자
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제2항에 있어서,상기 단일 트랜지스터는, 상기 입력 전류가 상기 진동 문턱 전류보다 작은 값을 갖는 경우 상기 입력 전류가 상기 낮은 저항 상태의 상기 단일 트랜지스터에서 존재할 수 없는 전류 영역인 불안정한 금지 영역(Forbidden region)에 해당됨에 기초하여, 상기 낮은 저항 상태에서 상기 소스 및 상기 드레인에서 방출된 전자가 상기 단일 트랜지스터에 공급됨에 따른 상기 전류가 상기 입력 전류와 평형을 이루지 못하여 상기 낮은 저항 상태에서 상기 높은 저항 상태로 재설정됨으로써 상기 진동 상태의 출력 전압 신호를 출력하거나, 상기 입력 전류가 상기 진동 문턱 전류보다 큰 값을 갖는 경우, 상기 낮은 저항 상태에서 상기 소스 및 상기 드레인에서 방출된 전자가 상기 단일 트랜지스터에 공급됨에 따른 상기 전류가 상기 입력 전류와 평형을 이뤄 상기 낮은 저항 상태에서 정상 상태(Steady state)를 형성함으로써 상기 비진동 상태의 출력 전압 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 보안 키 소자
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제3항에 있어서,상기 단일 트랜지스터는, 상기 초기의 높은 저항 상태에서 상기 단일 트랜지스터에 포함되는 게이트에 음의 값의 게이트 전압이 인가되고 상기 소스 및 상기 드레인에 상기 진동 문턱 전류보다 작은 값의 상기 입력 전류가 입력되어 상기 소스 및 상기 드레인에서 전자가 방출됨에 따라, 상기 소스 및 상기 드레인 양단 사이의 전압 차로 충격 이온화(Impact ionization)를 발생시키고, 상기 충격 이온화의 발생에 응답하여 생성되는 정공을 상기 단일 트랜지스터에 포함되는 부유 바디층에 저장하다가, 상기 충격 이온화가 임계점에 도달하여 상기 래치 현상이 발생됨에 따라 상기 낮은 저항 상태로 설정되며, 상기 낮은 저항 상태에서 상기 소스 및 상기 드레인에서 방출된 전자가 상기 단일 트랜지스터에 공급됨에 응답하여 상기 소스 및 상기 드레인에서 접지단으로 상기 입력 전류보다 큰 값의 전류가 흐름에 따라 상기 소스 및 상기 드레인 양단 사이의 전압 차를 감소시켜 상기 충격 이온화를 억제함으로써, 상기 부유 바디층에 저장된 정공을 재결합하여 상기 높은 저항 상태로 재설정되는 동작을 통해, 상기 진동 상태의 출력 전압 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 보안 키 소자
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제3항에 있어서,상기 단일 트랜지스터는, 상기 초기의 높은 저항 상태에서 상기 단일 트랜지스터에 포함되는 게이트에 음의 값의 게이트 전압이 인가되고 상기 소스 및 상기 드레인에 상기 진동 문턱 전류보다 큰 값의 상기 입력 전류가 입력되어 상기 소스 및 상기 드레인에서 전자가 방출됨에 따라, 상기 소스 및 상기 드레인 양단 사이의 전압 차로 충격 이온화(Impact ionization)를 발생시키고, 상기 충격 이온화의 발생에 응답하여 생성되는 정공을 상기 단일 트랜지스터에 포함되는 부유 바디층에 저장하다가, 상기 충격 이온화가 임계점에 도달하여 상기 래치 현상이 발생됨에 따라 상기 낮은 저항 상태로 설정되며, 상기 낮은 저항 상태에서 상기 소스 및 상기 드레인에서 방출된 전자가 상기 단일 트랜지스터에 공급됨에 응답하여 상기 소스 및 상기 드레인에서 접지단으로 상기 입력 전류와 동일한 값의 전류가 흐름에 따라 상기 소스 및 상기 드레인 양단 사이의 전압 차를 유지하여 상기 충격 이온화를 지속시킴으로써, 상기 낮은 저항 상태에서 상기 정상 상태를 형성하는 동작을 통해, 상기 비진동 상태의 출력 전압 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 보안 키 소자
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제1항에 있어서,상기 단일 트랜지스터는, 상기 진동 상태의 출력 전압 신호를 출력하는 것으로 제1 값의 비트를 나타내고 상기 비진동 상태의 출력 전압 신호를 출력하는 것으로 제2 값의 비트를 나타냄으로써 상기 물리적 복제 방지 기능을 구현하는 것을 특징으로 하는 보안 키 소자
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제1항에 있어서,상기 단일 트랜지스터는, 상기 외부로부터 보안 공격이 감지되는 경우 상기 단일 트랜지스터의 문턱 전압보다 높은 값의 게이트 전압이 인가됨에 응답하여, 상기 단일 트랜지스터에 채널을 형성함으로써 래치(Latch) 현상을 발생시키지 않아 상기 진동 상태의 출력 전압 신호 및 상기 비진동 상태의 출력 전압 신호에 해당하지 않는 값의 출력 전압 신호를 출력하는 은폐 상태를 형성함으로써, 보안 키 은폐 기능을 구현하는 것을 특징으로 하는 보안 키 소자
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제1항에 있어서,상기 단일 트랜지스터는, 기판 상에 형성되는 정공 배리어 물질; 상기 정공 배리어 물질 상에 형성되는 부유 바디층; 상기 부유 바디층의 양단에 형성되는 상기 소스 및 상기 드레인; 상기 부유 바디 상에 형성되는 게이트 절연막; 및 상기 게이트 절연막 상에 형성되는 게이트를 포함하고, 상기 게이트 및 상기 소스 사이의 오버랩(Overlap) 또는 언더랩(Underlap) 길이, 상기 게이트 및 상기 드레인 사이의 오버랩 또는 언더랩 길이, 상기 게이트의 길이, 또는 상기 게이트 절연막의 두께 중 적어도 하나는, 상기 진동 문턱 전류가 계획한 값을 갖도록 조절되는 것을 특징으로 하는 보안 키 소자
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단일 트랜지스터를 포함한 채 무작위적 진동 특성을 이용하는 보안 키 소자의 동작 방법에 있어서, 초기의 높은 저항 상태(High Resistance State; HRS)에서 상기 단일 트랜지스터에 포함되는 게이트에 음의 값의 게이트 전압이 인가되고 상기 단일 트랜지스터에 포함되는 소스 및 드레인에 진동 문턱 전류(Oscillation threshold current)-상기 진동 문턱 전류는 상기 단일 트랜지스터에서 래치(Latch) 현상이 발생됨에 따라 설정되는 낮은 저항 상태(Low Resistance State; LRS)에서 흐를 수 있는 전류의 최소 값을 의미함-보다 작은 값의 입력 전류가 입력되어 상기 소스 및 상기 드레인에서 전자가 방출됨에 따라, 상기 소스 및 상기 드레인 양단 사이의 전압 차로 충격 이온화(Impact ionization)를 발생시키는 단계; 상기 충격 이온화의 발생에 응답하여 생성되는 정공을 상기 단일 트랜지스터에 포함되는 부유 바디층에 저장하는 단계; 상기 충격 이온화가 임계점에 도달하여 상기 래치 현상이 발생됨에 따라 상기 낮은 저항 상태로 설정되는 단계; 상기 낮은 저항 상태에서 상기 소스 및 상기 드레인에서 방출된 전자가 상기 단일 트랜지스터에 공급됨에 응답하여 상기 소스 및 상기 드레인에서 접지단으로 상기 입력 전류보다 큰 값의 전류가 흐름에 따라 상기 소스 및 상기 드레인 양단 사이의 전압 차를 감소시켜 상기 충격 이온화를 억제하는 단계; 및 상기 충격 이온화가 억제됨에 응답하여 상기 부유 바디층에 저장된 정공을 재결합하여 상기 높은 저항 상태로 재설정됨에 따라, 진동 상태의 출력 전압 신호를 출력하는 단계를 포함하는 보안 키 소자의 동작 방법
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단일 트랜지스터를 포함한 채 무작위적 진동 특성을 이용하는 보안 키 소자의 동작 방법에 있어서, 초기의 높은 저항 상태(High Resistance State; HRS)에서 상기 단일 트랜지스터에 포함되는 게이트에 음의 값의 게이트 전압이 인가되고 상기 단일 트랜지스터에 포함되는 소스 및 드레인에 진동 문턱 전류(Oscillation threshold current)-상기 진동 문턱 전류는 상기 단일 트랜지스터에서 래치(Latch) 현상이 발생됨에 따라 설정되는 낮은 저항 상태(Low Resistance State; LRS)에서 흐를 수 있는 전류의 최소 값을 의미함-보다 큰 값의 입력 전류가 입력되어 상기 소스 및 상기 드레인에서 전자가 방출됨에 따라, 상기 소스 및 상기 드레인 양단 사이의 전압 차로 충격 이온화(Impact ionization)를 발생시키는 단계; 상기 충격 이온화의 발생에 응답하여 생성되는 정공을 상기 단일 트랜지스터에 포함되는 부유 바디층에 저장하는 단계; 상기 충격 이온화가 임계점에 도달하여 상기 래치 현상이 발생됨에 따라 상기 낮은 저항 상태로 설정되는 단계; 상기 낮은 저항 상태에서 상기 소스 및 상기 드레인에서 방출된 전자가 상기 단일 트랜지스터에 공급됨에 응답하여 상기 소스 및 상기 드레인에서 접지단으로 상기 입력 전류와 동일한 값의 전류가 흐름에 따라 상기 소스 및 상기 드레인 양단 사이의 전압 차를 유지하여 상기 충격 이온화를 지속시키는 단계; 및 상기 충격 이온화가 지속됨에 응답하여 상기 낮은 저항 상태에서 상기 정상 상태를 형성함으로써, 비진동 상태의 출력 전압 신호를 출력하는 단계를 포함하는 보안 키 소자의 동작 방법
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