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噪声源在诸如数据加密、密钥产生与管理、数字签名、身份鉴定等密码学应用中，都有着很广泛的应用。常见的噪声源有两种：数学乱源和物理乱源，前者可以用数学算法实现，不能生成真正意义上的随机序列。而一个好的随机数发生器将是以一类设计精良的基础数字物理噪声源为主体来构造的，在限定条件满足的情况下尽可能不添加数学处理部件。
本文研究了基础物理噪声源设计方面的相关技术，包括热噪声放大方法、振荡采样方法和离散时间混沌方法，并选择热噪声放大与振荡采样相结合的方案，采用瞬态噪声分析方法，在90nm工艺下完成了具体设计。在设计过程中，我们重点进行了低功耗设计和瞬态噪声分析。针对深亚微米电路静态和动态功耗的特点，对于本方案中特定的模块，采用多阈值电压电路设计方法，进行了低功耗设计。
另一方面，噪声源的随机性检验通常是在流片后对样品测试完成的，而在设计过程中就对其随机性进行仿真将更有助于优化设计，减少一次性工程(NRE)费用。考虑到瞬态噪声分析是一种可以对带噪声的电路进行时域仿真的有效方法，本设计将其运用到物理噪声源设计中，即把频域噪声模型转化到时域，在时域瞬态仿真中加入噪声的影响，对设计过程中所生成的随机序列进行了随机性分析。
在Cadence公司的Spectre仿真环境下，用Cadence GPDK09090nm工艺设计包，设计实现了物理噪声源电路模型，验证了该电路模型的正确性。根据Spectre瞬态噪声仿真，该物理噪声源输出的数据序列速率达到1.5Mbps，功耗为400μW，所生成的序列符合随机性测试标准FIPS140-2。