研究者詳細 - 豊田　啓孝

Improvement of Linear Equivalent Circuit Model to Identify Simultaneous Switching Noise Current in Cryptographic Integrated Circuits

Kengo Iokibe, Tetsuo Amano, Kaoru Okamoto, Yoshitaka Toyota, Tetsushi Watanabe

2013 IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY (EMC) 834 - 839 2013年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

The authors previously proposed a method based on a linear equivalent circuit model to predict vulnerability of cryptographic devices before fabrication. The method was verified to demonstrate the correlation power analysis attack, a major side-channel attack method, to a cryptographic device with outstanding accuracy. However, no obvious correlation was seen between the equivalent current source modeling the generation of the simultaneous switching noise (SSN) current in the circuit model and the encryption operation used in the previous study. Therefore, in this study, we improved the topology of the linear equivalent circuit model matched with the physical construction of the power distribution network (PDN) and re-identified the equivalent current source. By comparing the improved current source with the encryption operation, obvious correlations between them were found with respect to the period of the round operation and the dependency of the SSN current on the Hamming distance between successive intermediates. The improved equivalent current source was applied on a Field-Programmable Gate Array (FPGA) in which an Advance Encryption Standard (AES) circuit was implemented to simulate power traces that were confirmed to coincide with measured ones. Correlation between the simulated power traces and the power model was investigated using a set of 1000 plaintexts. As a result, the correlation coefficients agreed well with those for measured power traces. Improving the equivalent circuit model topology, thus, helped to identify the SSN current generated in the FPGA during the AES operation.

DOI： 10.1109/ISEMC.2013.6670526

Web of Science

Suppression of Power-bus Resonance by Lossy Resonator Filter Consisting of Open Stub and Magnetic Thin Film

Yoshitaka Toyota, Kengo Iokibe, Koichi Kondo, Shigeyoshi Yoshida, NEC TOKIN Corporatio

Proceedings of 2013 International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC Europe 2013) 943 - 948 2013年

Electromagnetic Simulation of Printed Circuit Board Adjacent to Conductor Using Equivalent Model Focusing on Common-mode

Yuli Wakaduki, Yoshitaka Toyota, Kengo Iokibe, Ryuji Koga, Tetsushi Watanabe, strial Technology Center of Okayama Pre

Proceedings of 13th International Symposium on Electronics Packaging (ICEP2013) 707 - 712 2013年

モード等価回路を用いた非一様媒質中伝搬の回路シミュレーションとその適用範囲

瀬島孝太, 豊田啓孝, 五百旗頭健吾, 古賀隆治, 渡辺哲史, 岡山県工技セン

電子情報通信学会論文誌B J96-B ( 4 ) 389 - 397 2013年

Improvement of Linear Equivalent Circuit Model to Identify Simultaneous Switching Noise Current in Cryptographic Integrated Circuits

Kengo Iokibe, Tetsuo Amano, Kaoru Okamoto, Yoshitaka Toyota, Tetsushi Watanabe

2013 IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY (EMC) 834 - 839 2013年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

Web of Science

新・回路レベルのEMC設計1 伝送系、システム系、CADから見た回路レベルEMC設計

浅井秀樹, 豊田啓孝, 佐々木伸一, 住永伸

電磁環境工学情報EMC 26 ( 4 ) 120 - 128 2013年

Mode Conversion Caused by Discontinuity in Transmission Line From Viewpoint of Imbalance Factor and Modal Characteristic Impedance

Yoshitaka Toyota, Kengo Iokibe, Liuji R. Koga

2013 IEEE ELECTRICAL DESIGN OF ADVANCED PACKAGING AND SYSTEMS SYMPOSIUM (EDAPS) 52 - 55 2013年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

For treating mode conversion caused by discontinuity in multi-conductor transmission line with circuit analysis, we have proposed a modal equivalent-circuit model with mode-conversion sources. The approach takes an advantage in less calculation sources and countermeasure consideration compared with full-wave simulation. A mode-decomposition technique was applied with an imbalance factor, that is, the current division factor in our study, of the transmission line. In the modal circuit analysis we proposed, mode conversion is expressed by the controlled sources of which magnitude is proportional to the difference between the current division factors of the adjacent transmission lines. In this paper, we focused on the modal transfer power and derived the mathematical expressions of the mode conversion using the modal characteristic impedance as well as the current division factor. For validating the derived equations, in addition, the comparison with full-wave simulation was carried out and a good agreement was confirmed.

DOI： 10.1109/EDAPS.2013.6724455

Web of Science

EMCマクロモデルを用いた暗号機器へのサイドチャネル攻撃に対する安全性の予測 (環境電磁工学)

五百旗頭健吾, 天野哲夫, 岡本薫, 豊田啓孝, 渡辺哲史

電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 112 ( 361 ) 87 - 94 2012年12月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

IC/LSIの同時スイッチングノイズに起因するEMI予測を目的として開発されたEMCマクロモデルを使用し、暗号モジュールのサイドチャネル攻撃に対する安全性を予測した。暗号モジュールとして市販のサイドチャネル攻撃標準評価プリント基板SASEBO-Gを使用し、AES暗号に対して相関電力解析によるサイドチャネル攻撃を仕掛けた時の安全性を、EMCマクロモデルと電源供給回路の線形等価回路を用いた回路シミュレーションによって予測した。EMCマクロモデルのインピーダンスおよび等価電流源はLECSSモデルの同定法を参考に実測により同定した。同定したEMCマクロモデルとPDNの線形等価回路を使い、ボード上の電源供給回路にローパスフィルタを挿入した場合について、相関電力解析で得られる相関係数を予測した。予測された相関係数は、同じフィルタ条件において実測したサイドチャネル信号を相関電力解析した時の相関係数とよく一致した。この結果は、暗号モジュールのサイドチャネル攻撃に対する安全性予測において、EMCマクロモデルを用いた等価回路解析が有効であることを示している。

線路間の平衡度不整合に起因するモード変換の回路表現に対する電磁界シミュレーションを用いた初期検討

豊田啓孝, 若槻友里, 五百旗頭健吾, 古賀隆治, 渡辺哲史

電子情報通信学会技術研究報告. EMCJ, 環境電磁工学 112 ( 256 ) 43 - 48 2012年10月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

これまでに提案している平衡度の不整合に起因して生じるモード変換を考慮した等価モデルについて,統一したモデルとして取り扱えるようにするための初期検討を行った.今回は,試験基板とシステムグラウンドの距離を変え,等価モデルの結果と実構造モデルの3次元電磁界シミュレーションの結果と比較し,両者の結果が異なる場合について評価した.その結果,モデルの前提条件を満足しない条件下ではモデルの計算精度が低下することを確認した.コモンモードアンテナモデルではシステムグラウンドに近づけすぎると放射量を過大に算出した.これはコモンモードからノーマルモードへのモード変換を考慮できないためである.一方,モード変換励振源を有するモード等価回路では,放射による損失が考慮できないため,この影響が大きい場合に精度が悪くなった.

電力変換回路の伝導妨害波予測を目的とした線形等価回路モデルの検討 : デュアルポートLISNを用いたモデル構築

B-4-50 損失をもつ1/4波長共振器を用いた平行平板共振抑制(B-4.環境電磁工学,一般セッション)

マハムドファーハンザヒド, 豊田啓孝, 五百旗頭健吾

電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2012 ( 1 ) 346 - 346 2012年8月

井上修平, 五百旗頭健吾, 豊田啓孝, 渡辺哲史

電子情報通信学会技術研究報告. EMCJ, 環境電磁工学 112 ( 100 ) 17 - 22 2012年6月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

電子機器の省エネ化か進むなかで電力変換回路から発生する伝導妨害波の低減設計が重要となっている。伝導妨害波は規制値内に収めらければならない。本報告では、IC/LSIのEMCマクロモデルであるLECCSモデルをベースに構築した伝導妨害波を予測するための線形等価回路モデルについて述べる。またモデル構築のために作製したDual Port LISN(DP-LISN)についても報告する。今回はEUTに卓上IHを使用した。線形等価回路モデルの定数はDP-LISNの負荷抵抗を切り替えることで10組の負荷条件で伝導妨害波電圧を測定し、それらの最小二乗近似により決定した。構築した線形等価回路モデルを用いて伝導妨害波電圧シミュレーションを行い、その結果、シミュレーションによる伝導妨害波強度の周波数変化は実測結果と一致した。

ICのEMCおよびPI向上を目的としたRLダンパ回路の提案

山縣亮介, 矢野佑典, 五百旗頭健吾, 豊田啓孝

電子情報通信学会技術研究報告. EMCJ, 環境電磁工学 112 ( 12 ) 43 - 48 2012年4月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

PDNの寄生インピーダンスの共振により,直流電源側に漏れ出す高周波電流が増加する.本報告では,この問題の解決を目的として,デカップリングインダクタと並列に抵抗を挿入する共振抑制手法(RLダンパ回路)オン・ボード共振とチップ・パッケージ・ボード共振に適用した.二つの共振について,回路シミュレーションと実測を行い,RLダンパ回路を評価した.その結果,二つの共振を抑制でき,EMI低減とPI性能向上効果が確認された.また,無線通信モジュールの電源にノイズを注入したときの通信成功率の変化を計測し,イミュニティ改善効果についても検証した.その結果,注入されるノイズ周波数が共振周波数と一致する場合を除き,イミュニティ改善効果を確認した.

伝送線路の埋込みによるICパッケージのインダクタンス測定 (フォトニックネットワーク)

B-4-10 電力変換回路の伝導妨害波電圧低減設計を目的とした線形等価回路モデル構築(B-4.環境電磁工学,一般セッション)

石山尚敬, 井上修平, 五百旗頭健吾, 豊田啓孝, 渡辺哲史

電子情報通信学会総合大会講演論文集 2012 ( 1 ) 340 - 340 2012年3月

CS-6-6 ノイズ対策のためのモード等価回路を用いた回路シミュレーション(CS-6.エレクトロニクスシミュレーション技術に関する最新動向,シンポジウムセッション)

豊田啓孝, 五百旗頭健吾, 古賀隆治

電子情報通信学会総合大会講演論文集 2012 ( 1 ) "S - 25"-"S-26" 2012年3月

B-4-29 LECCSモデルを用いた暗号処理回路の等価電流源同定(B-4.環境電磁工学,一般セッション)

岡本薫, 天野哲夫, 五百旗頭健吾, 豊田啓孝

電子情報通信学会総合大会講演論文集 2012 ( 1 ) 359 - 359 2012年3月

B-4-9 電力変換回路の線形等価回路モデル構築を目的とした2ポートLISNの作製(B-4.環境電磁工学,一般セッション)

井上修平, 五百旗頭健吾, 豊田啓孝, 渡辺哲史

電子情報通信学会総合大会講演論文集 2012 ( 1 ) 339 - 339 2012年3月

五百旗頭健吾, 谷道あゆみ, 豊田啓孝

電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 111 ( 412 ) 11 - 16 2012年1月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

IC/LSIの電源品質(PI)および電磁環境適合(EMC)設計においてパッケージ部のインダクタンスを把握しておくことは重要である。本稿では、既に提案したボード実装状態におけるパッケージインダクタンス測定法について、測定精度を3次元電磁界シミュレーションに基づき検証した。提案法では半導体チップの代わりに伝送線路(LINE)をパッケージ内に埋め込み、測定したいパッケージ構造をLINEの両側に縦続接続した特性を2ポートSパラメータ測定する。取得したSパラメータと先に測定しておいたLINEの特性よりパッケージ部のインダクタンスを算出する。市販の電磁界シミュレータHFSSにおいて提案法を4種類の評価パッケージに適用し、パッケージインダクタンスを測定した。またパッケージ部のみを電磁界解析し別途パッケージインダクタンスを求め、提案法による結果と比較した。その結果、最大0.9nHの誤差で一致した。さらに誤差の原因として電磁界解析用のポートを設置する時に使用するダミーオブジェクトの影響を評価した。その結果、ダミーオブジェクトの使用に起因する誤差は最大0.06nHと十分小さいことを確認した。

ケーブル接続された送受信機器のコモンモードモデルと同定(その3) (環境電磁工学)

豊田啓孝, 瀬島孝太, 五百旗頭健吾, 古賀隆治, 渡辺哲史

電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 111 ( 319 ) 19 - 24 2011年11月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

我々は,モード等価回路による表現に着目し,モード変換に伴い生じる問題の発生メカニズムを明確にし,さらに,効果的な対策を施しやすくすることを目標として検討を行っている.提案法では,別々に構築したノーマルモード,コモンモード等価回路を,モード変換励振源により結び付けることで回路シミュレータにより解くことができる.本稿では,モード等価回路を用いた解析の有効性を調べるため,送受信器間に中継器が存在する場合と電流プローブによりコモンモード励振を行う場合を対象として検討した.ノーマルモード電圧スペクトル,コモンモード電流スペクトルを用いて評価したところ,モード等価回路による解析結果は現象を精度よく再現できることが分かった.