Tunable stochastic memristors for energy-efficient encryption and computing

计算机科学 记忆电阻器 加密 密码学 硬件安全模块 嵌入式系统 计算 分布式计算 逻辑门 钥匙(锁) 计算机工程 理论计算机科学 电子工程 算法 计算机安全 工程类
作者
Kyung Seok Woo,Janguk Han,Su‐in Yi,Luke Thomas,Hyungjun Park,Suhas Kumar,Cheol Seong Hwang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1) 被引量:17
标识
DOI:10.1038/s41467-024-47488-x
摘要

Abstract Information security and computing, two critical technological challenges for post-digital computation, pose opposing requirements – security (encryption) requires a source of unpredictability, while computing generally requires predictability. Each of these contrasting requirements presently necessitates distinct conventional Si-based hardware units with power-hungry overheads. This work demonstrates Cu 0.3 Te 0.7 /HfO 2 (‘CuTeHO’) ion-migration-driven memristors that satisfy the contrasting requirements. Under specific operating biases, CuTeHO memristors generate truly random and physically unclonable functions, while under other biases, they perform universal Boolean logic. Using these computing primitives, this work experimentally demonstrates a single system that performs cryptographic key generation, universal Boolean logic operations, and encryption/decryption. Circuit-based calculations reveal the energy and latency advantages of the CuTeHO memristors in these operations. This work illustrates the functional flexibility of memristors in implementing operations with varying component-level requirements.

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