(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乱数生成デバイスであって、
アドレス指定可能なアレイを形成するように配置した複数のセル、及び
読取り／書込み制御装置を備え、各セルは、
第１の電極、
第２の電極、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電気的に結合させた第１の相変化物質であって、電流に反応して、ハイ状態とロー状態との間で位相を変化させることができる第１の相変化物質を含み、前記読取り／書込み制御装置は、前記アレイに電気的に結合しており、前記アレイ内の全てのセルをハイ状態にプログラムし、次に、前記各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分なプログラミング電流を前記アレイ内に導入し、セル状態の無作為分散を前記アレイにわたって生成し、
前記アレイは、前記複数のセルを行及び列で配置した複数の２次元アレイを積層構成としたものであり、
各セルは、
第３の電極と、
前記第２の電極と前記第３の電極との間に電気的に結合させた第２の相変化物質であって、電流に反応して、ハイ状態とロー状態との間で位相を変化させることができる第２の相変化物質とを更に含み、
前記第１の相変化物質は、乱数生成処理のための無作為状態を生成するために使用され、前記第２の相変化物質は、セル又はセル群をアドレス指定するために使用される、
乱数生成デバイス。
【請求項２】
前記プログラミング電流は、約１から約１５Ｖまでの電圧で、約１００ｎＡから約１０ｍＡまでの電流を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記ハイ状態は、非晶質又は実質的に非晶質状態であり、前記ロー状態は、結晶質又は実質的に結晶質状態である、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記ハイ状態は、前記ロー状態と比較してより高い非晶質度を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項５】
乱数を生成するように動作可能な相変化物質デバイスであって、前記相変化物質デバイスは、回路に電気的に結合させた相変化物質セルのアレイを備え、前記回路は、
最初に、前記アレイ内の全てのセルをハイ状態に設定し、
前記アレイを通して、各セルをハイ状態又はロー状態のいずれかに無作為に設定するのに十分な電流を有するプログラミング・パルスを送信し、前記アレイにわたってセル状態の無作為分散を生成し、
前記アレイから前記セル状態の無作為分散を読み出し、
前記アレイは、前記相変化物質セルを行及び列で配置した複数の２次元アレイを積層構成としたものであり、
各相変化物質セルは、乱数生成処理のための無作為状態を生成するために使用される相変化物質と、セル又はセル群をアドレス指定するために使用される相変化物質とを含む、
相変化物質デバイス。
【請求項６】
更に、前記セル状態の無作為分散と乱数とを相互に関係付ける、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
更に、前記セル状態の無作為分散内に偏りを導入する、請求項５または６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記アレイからの前記セル状態の無作為分散の前記読み出しは、行方向処理に従う、請求項５から７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記アレイからの前記セル状態の無作為分散の前記読み出しは、列方向処理に従う、請求項５から８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
デバイス認証システムであって、
デバイス認証モジュール、
乱数生成モジュール、
読取り／書込みメモリ制御装置、及び
入力／出力バスを備え、前記乱数生成モジュールは、
アドレス指定可能なアレイを形成するように配置した複数の相変化物質セルを含み、各セルは、
第１の電極、
第２の電極、及び
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電気的に結合させた第１の相変化物質であって、前記第１の相変化物質は、電流に反応して、ハイ状態とロー状態の間で位相を変化させることができる、第１の相変化物質、
を含み、前記読取り／書込みメモリ制御装置は、前記アレイに電気的に結合しており、特に、前記アレイ内の全てのセルをハイ状態にプログラムし、次に、前記各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分なプログラミング電流を前記アレイ内に導入し、セル状態の無作為分散を前記アレイにわたって生成し、前記アレイから前記セル状態の無作為分散を読み出し、
前記入力／出力バスは、前記読取り／書込みメモリ制御装置に電気的に結合しており、構造的に、前記セル状態の無作為分散を前記デバイス認証モジュールに転送し、
前記アレイは、複数の前記セルを行及び列で配置した複数の２次元アレイを積層構成としたものであり、
各セルは、
第３の電極と、
前記第２の電極と前記第３の電極との間に電気的に結合させた第２の相変化物質であって、前記第２の相変化物質は、電流に反応して、ハイ状態とロー状態の間で位相を変化させることができる、第２の相変化物質とを更に含み、
前記第１の相変化物質は、乱数生成処理のための無作為状態を生成するために使用され、前記第２の相変化物質は、セル又はセル群をアドレス指定するために使用される、
デバイス認証システム。
【請求項１１】
乱数生成システムであって、
乱数の照会を前記乱数生成システム内に送信する入力バスは、
乱数生成モジュール、
読取り／書込みメモリ制御装置、及び
出力バスを備え、前記乱数生成モジュールは、
アドレス指定可能なアレイを形成するように配置した複数の相変化物質セルを含み、各メモリ・セルは、
第１の電極、
第２の電極、及び
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電気的に結合させた第１の相変化物質であって、前記第１の相変化物質は、電流に反応して、ハイ状態とロー状態の間で位相を変化させることができる、第１の相変化物質
を含み、前記読取り／書込みメモリ制御装置は、前記アレイに電気的に結合しており、特に、前記入力バスから乱数の照会を受信し、前記アレイ内の全てのセルをハイ状態にプログラムし、次に、各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分なプログラミング電流を前記アレイ内に導入し、セル状態の無作為分散を前記アレイにわたって生成し、前記アレイから前記セル状態の無作為分散を読み出し、
前記出力バスは、前記読取り／書込みメモリ制御装置に電気的に結合しており、構造的に、前記読取り／書込みメモリ制御装置から前記セル状態の無作為分散を送信し、
前記アレイは、複数の前記セルを行及び列で配置した複数の２次元アレイを積層構成としたものであり、
各メモリ・セルは、
第３の電極と、
前記第２の電極と前記第３の電極との間に電気的に結合させた第２の相変化物質であって、前記第２の相変化物質は、電流に反応して、ハイ状態とロー状態の間で位相を変化させることができる、第２の相変化物質とを更に含み、
前記第１の相変化物質は、乱数生成処理のための無作為状態を生成するために使用され、前記第２の相変化物質は、セル又はセル群をアドレス指定するために使用される、
乱数生成システム。
【請求項１２】
複数の個別の相変化物質セルのアレイを使用する乱数生成方法であって、
前記アレイ内の前記複数の個別の相変化物質セルのそれぞれをハイ状態にプログラムするために、前記アレイを通して高リセット・パルスを送信すること、
前記アレイを通して、各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分な電流を有するプログラミング・パルスを送信し、前記アレイにわたってセル状態の無作為分散を形成すること、及び
前記アレイから前記セル状態の無作為分散を読み出すことを含み、
前記アレイは、前記複数の個別の相変化物質セルを行及び列で配置した複数の２次元アレイを積層構成としたものであり、
前記複数の個別の相変化物質セルのそれぞれは、乱数生成処理のための無作為状態を生成するために使用される相変化物質と、セル又はセル群をアドレス指定するために使用される相変化物質とを含む、
方法。
【請求項１３】
前記セル状態の無作為分散と乱数とを相互に関係付けることを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記プログラミング・パルスは、約１から約１５Ｖまでの電圧で、約１００ｎＡから約１０ｍＡまでの電流を有する、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記アレイからの前記セル状態の無作為分散の前記読み出しは、行方向処理に従う、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記アレイからの前記セル状態の無作為分散の前記読み出しは、列方向処理に従う、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
電気的偏りを前記プログラミング・パルスに導入し、前記セル状態の無作為分散内に偏りを導入することを更に含む、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
相変化物質は、異なる物理的状態に繰り返し変化させることができる物質であり、所望のタスクで用いることができる。より具体的には、相変化メモリは、相変化物質の物理的状態の検出可能な変化を情報記憶媒体として利用する一種の不揮発性ランダム・アクセス・メモリである。例えば、情報を記憶し、次に、情報を抽出するために、非晶質状態から結晶質状態への物質の相変化、又は結晶質状態から非晶質状態への物質の相変化を誘導し、次に、こうした相変化を検出することができる。簡略化した例では、カルコゲナイド物質は、非晶質状態で物質を固化するように加熱、冷却することができる、又はカルゴゲナイドは、結晶質状態で物質を固化するように加熱、冷却することができる。他の特定の加熱及び冷却プロトコルを用いて、完全非晶質状態から完全結晶質状態までの領域にわたる、異なる特定の結晶度でカルコゲナイド物質の固化をもたらすことができる。
【０００２】
相変化物質は、ひとたび固化すると不揮発性である。したがって、相変化物質の状態は、結晶質状態への固化、半結晶質状態への固化、非晶質状態への固化、又は半非晶質状態への固化にかかわらず、再度プログラムされるまで保持される。このことは、物質の状態が、ひとたび固化すると電気的入力に依存しないという事実によるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本発明の一実施形態による、相変化物質乱数生成（ＲＮＧ）デバイスの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による、データの図表である。
【図３】本発明の一実施形態による、相変化物質ＲＮＧデバイスの概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による、相変化物質ＲＮＧデバイスの概略図である。
【図５】本発明の一実施形態による、相変化物質ＲＮＧシステムの概略図である。
【図６】本発明の一実施形態による、相変化物質ＲＮＧシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
以下の詳細な説明は、説明の目的で多くの特定の形態を含むが、当業者であれば、以下の詳細に対する多くの変形形態及び変更形態を作成することができ、本明細書に含めるように考慮されることは了解するであろう。
【０００５】
したがって、以下の実施形態は、一般性を失わず、且つ記載するあらゆる特許請求の範囲に対する限定を課すことなく、記載するものである。本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明する目的にすぎず、限定を意図するものではないことも理解されたい。別段の記載がない限り、本明細書で使用する全ての技術的、科学的用語は、本開示が属する当業者が一般に理解するものと同じ意味を有する。
【０００６】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用する単数形「１つの（"ａ"、"ａｎ"及び"ｔｈｅ"）」は、文脈が他の場合を明確に規定しない場合、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「１つの層」への言及は、複数のそのような層を含む。
【０００７】
本開示では、「含む（"ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ"、"ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ"、"ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ"）」及び「有する（"ｈａｖｉｎｇ"）」等は、米国特許法内のこうした用語に帰する意味を有し、「含む（"ｉｎｃｌｕｄｅｓ"、"ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ"）」等を意味することができ、一般に、開放型（ｏｐｅｎ  ｅｎｄｅｄ）の用語であると解釈される。用語「からなる（"ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ"又は"ｃｏｎｓｉｓｔｓ  ｏｆ"）」は、非開放型（ｃｌｏｓｅｄ）の用語であり、そのような用語に関連して、及び米国特許法に従って、具体的に列挙した構成要素、構造、ステップ等のみを含む。「から本質的になる（"ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ"又は"ｃｏｎｓｉｓｔｉｓ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ"）」は、一般に、米国特許法による用語に帰する意味を有する。具体的には、そのような用語は、一般に、その用語に関連して使用する項目（複数可）の基本及び新規の特性又は機能に実質的に影響を与えない更なる項目、材料、構成要素、ステップ又は要素を含み得ることを例外として、非開放型の用語である。例えば、組成物内に存在するが組成の性質又は特性に影響を与えない微量元素は、「から本質的になる」という言い回しの下に存在する場合、そのような用語に続く項目のリストに明白に列挙されていない場合であっても、許容される。「含む（"ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ"又は"ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ"）」のような開放型の用語を使用する場合、直接の支持は、「から本質的になる」及び「からなる」といった言い回しにも、それらがあたかも明示的に述べられているかのように与えられるべきであり、その逆も同様であると理解されたい。
【０００８】
明細書及び特許請求の範囲における用語「第１の」、「第２の」、「第３の」、「第４の」等がある場合、同様の要素の間を区別するために使用するものであり、必ずしも、特定の順序又は時間的順序を表すために使用するものではない。そのように使用する用語は、適切な状況下では、本明細書に記載の実施形態が、例えば、例示する順番以外の順番、又は本明細書に記載する以外の方法で動作可能であるように、交換可能であることを理解されたい。同様に、一連のステップを含むものとして方法を本明細書に記載する場合、本明細書で提示するそのようなステップの順番は、必ずしも、そのようなステップを実施し得る唯一の順番ではなく、述べたステップのいくつかは、可能性としては省くことができる、及び／又は本明細書に記載しないいくつかの他のステップを可能性としては方法に追加することができる。
【０００９】
明細書及び特許請求の範囲内の用語「左」、「右」、「前」、「後」、「上部」、「底部」、「上」、「下」等がある場合、説明の目的で使用しており、必ずしも永続的な相対位置を説明するためではない。そのように使用する用語は、適切な状況下では交換可能であり、そのため、本明細書に記載の実施形態が、例えば、例示する向き以外の他の向き、又は本明細書に記載する以外の方法で動作可能であることを理解されたい。本明細書で使用する用語「結合」は、直接又は間接的に、電気的又は非電気的に接続するものと定義される。本明細書で使用する、互いに「隣接する」物体又は構造は、その句が使用される状況に応じて、互いに物理的に接触する、互いに極めて近接する、又は同じ全体領域若しくは区域内にあるものとすることができる。句「一実施形態では」又は「一態様では」が本明細書に出現する場合、必ずしも、全てが同じ実施形態又は態様に言及するものではない。
【００１０】
本明細書で使用する「強化」、「向上」、「性能の強化」、「改良」等は、デバイス又は処理の記述と共に使用する場合、既に公知のデバイス若しくは処理と比較すると、重要な程度により良好な形態若しくは機能を実現するデバイス又は処理の特性を指す。このことは、デバイス又は処理内の個々の構成要素の形態及び機能の両方、及び全体としてのそのようなデバイス若しくは処理に適用される。
【００１１】
本明細書で使用する用語「実質的に」は、動作、特性、性質、状態、構造、項目又は結果の完全又はほぼ完全な程度又は度合いを指す。例えば、「実質的に」封入された物体は、この物体が完全に封入されているか、又はほぼ完全に封入されていることを意味することになる。絶対的な完全性からのずれに対する厳密に許容可能な度合いは、場合によっては特定の背景により異なる。しかし、概して、完全に近いことは、絶対及び全体の完全が得られたかのように、同じ総合的な結果を有することになる。「実質的に」の使用は、動作、特性、性質、状態、構造、項目又は結果が完全にないこと又はほぼ完全にないことを指す否定的な含意で使用する場合にも等しく適用可能である。例えば、粒子が「実質的にない」組成物は、完全に粒子がない、又は完全に粒子のない組成物と影響が同じであるほど、ほぼ完全に粒子がないことになる。言い換えれば、ある成分又は元素が「実質的にない」組成物は、実際には、組成物に対する重要な影響がない限り、そのような項目を依然として含有することがある。
【００１２】
本明細書で使用する用語「無作為（ｒａｎｄｏｍ）」は、当技術分野における無作為の明白で通常の意味に従って使用することを意図する。したがって、「無作為」は、限定はしないが、擬似無作為、無作為、見かけ上の無作為性、真の無作為性等を含む無作為データ作成に関する様々な度合いの予測不可能さを指すことができる。
【００１３】
本明細書で使用する用語「約」は、所与の値が「わずかに上回る」又は「わずかに下回る」終点であり得る条件によって、数値範囲の終点に柔軟さを与えるために使用する。しかし、特定の数値に関連して用語「約」を本明細書で使用する場合でさえ、「約」という用語とは別に規定する厳密な数値に対する支持ももたらすことを理解されたい。
【００１４】
本明細書で使用する場合、複数の項目、構造要素、組成要素及び／又は材料は、便宜上、一般的な一覧で提示することができる。しかし、これらの一覧は、あたかも一覧の各要素が個別で固有の要素として個々に特定されているかのように解釈すべきである。したがって、そのような一覧の個々の要素は、それと反対の表示がない限り、共通の群の一覧の表示のみに基づき、同じ一覧のあらゆる他の要素の事実上の等価物として解釈すべきではない。
【００１５】
濃度、量、及びその他の数値データは、本明細書では範囲形式で表す又は提示することができる。そのような範囲形式は、便宜及び簡潔さのために使用するにすぎず、したがって、範囲の限度として明示的に列挙した数値のみだけでなく、あたかも各数値及び部分範囲が明示的に列挙されているかのように、全ての個々の数値、又はその範囲内に包含される部分範囲も含むように柔軟に解釈すべきであることを理解されたい。一例として、「約１から約５」という数値範囲は、約１から約５までの明示的に列挙した値だけでなく、表示した範囲内の個々の値及び部分範囲も含めるように解釈すべきである。したがって、この数値範囲に含まれるのは、２、３及び４、等の個々の値、並びに１〜３、２〜４及び３〜５等の部分範囲、並びに個々の１、２、３、４及び５である。
【００１６】
この同じ原理は、最小又は最大として１つのみの数値を列挙する範囲にも適用する。更に、そのような解釈は、範囲の広さ又は説明する特性にかかわらず適用されるべきである。
【００１７】
本明細書全体を通して、「一例」に対する言及は、その例に関連して説明する特定の特徴、構造又は特性が、少なくとも１つの実施形態において含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通じて様々な場所における句「一例では」の出現は、必ずしも全て同じ実施形態を指すものではない。
【００１８】
例示的実施形態  技術的実施形態の最初の概要を以下に提供し、次に、特定の技術的実施形態を更に詳細に説明する。この最初の概要は、読者の技術に対するより迅速な理解を助けることを意図するが、重要又は本質的な技術特徴を特定することも、請求する主題の範囲を限定することも意図しない。
【００１９】
乱数の生成、又はより詳細には、乱数生成器（ＲＮＧ）による１つ又は複数の数字を含むデータの生成は、多種多様な用途がある。そのような用途の例には、限定はしないが、暗号法、統計サンプリング、コンピュータ・モデリング、デバイス／システム認証、ギャンブル、無作為抽出設計等を含むことができ、予測不可能な結果が有益又は望ましい他の用途を含む。何らかの度合いの無作為性を有する大規模な数に対する必要性が高まるにつれて、ＲＮＧは、一般に、従来の機械的ＲＮＧデバイスから、乱数又は擬似乱数又は数列を生成するコンピュータ計算アルゴリズムに移行してきた。コンピュータ・アルゴリズムは、まさにその性質によって、一般に、生成した数列内にあるレベルの識別可能なパターンを固有に含む擬似無作為処理である。したがって、多くの用途、特に、安全及び暗号化技術の用途では、真の無作為性を達成する又は近似するＲＮＧ処理が好まれる。したがって、ＲＮＧデバイスの出力パターンにおける所望の度合いの予測不可能さは、ユーザ又は設計者が無作為データを使用する用途に置く重要度係数とすることができる。
【００２０】
様々なデバイス、システム及び方法が、例えば一般に予測不可能な数列を有する１つ又は複数の数等の無作為データ配列を生成するハードウェア実装の利用により、現在提供されている。本発明の範囲は、擬似無作為性から、見かけ上の無作為性、真の無作為性までに及ぶあらゆるレベルの無作為性、及び所望の結果を所望の範囲内で生成する又は所望の結果に近似させるために、意図的に偏らせてあるデータ生成を含む。したがって、「無作為性」の概念は、相対的なものであり、関与する特定の用途、意図する結果及び／又はデータ予測不可能性の所望の若しくは予想レベルに基づき、所与の状況で評価されるべきである。一例では、無作為性は、具体的に、真の無作為性を指すことができる。
【００２１】
一例では、相変化物質は、無作為な性質をもつデータの生成に使用することができる。そのような物質は、検出可能な個別の安定した構造状態を繰り返し変化させることができ、したがって、そのような相変化特性を有益に用い得る多数の用途で使用することができる。一般に、そのような相変化物質は、意図的に所与の状態に設定して、切替え、記憶保存、アドレス指定又は他の同様の用途として使用する。例えば、カルコゲナイド（カルコギド（ｃｈａｌｃｏｇｉｄｅ）と呼ばれることもある）物質は、この物質を固化状態まで加熱及び／又は冷却する様式に基づき、非晶質状態から結晶質状態に繰り返し変化することができる。したがって、電流を使用し、加熱及び／又は冷却に影響する様々な電流特性に応じてカルコゲナイド物質を非晶質又は結晶質状態に固定することができる。例えば、より高レベルの電流は、一般に、カルコゲナイド物質をハイ（ｈｉｇｈ）状態又は非晶質状態に設定するために使用する一方で、より低いレベルの電流は、一般に、カルコゲナイド物質をロー（ｌｏｗ）状態又は結晶質状態に設定するために使用する。したがって、物質のこれらの不揮発性の状態のいずれかは、次の電流がカルコゲナイドの構造を変化させるまで維持される。更に、場合によっては、カルコゲナイド物質は、非晶質状態から結晶質までの範囲に沿って複数の状態に固化し、したがって、必ずしも２つの状態の使用に限定するものではない。
【００２２】
相変化物質を用いるデバイスの非限定的な設計の一般的な説明を図１に示しており、デバイスは、少なくとも２つの電極１０４の間に配設した相変化物質１０２を含み、電極１０４は、電流を送出し、物質の構造状態を変化させ、デバイス機能に電気的アクセスをもたらすことができる。そのような電気的アクセスとは、例えば、システムの状態の照会、相変化物質のセルの状態の照会、相変化物質の所与のセルの値の読出し等、様々な目的のものであり得る。
【００２３】
一例では、カルコゲナイド物質等の相変化物質は、最初に、デバイスにプログラミング又はリセット信号を加えることによって、ＲＮＧとして利用することができ、この信号は、カルコゲナイド物質をハイ状態、言い換えれば非晶質状態、又は非晶質状態として検出可能である状態に設定するのに十分な電流を有する。次に、次のプログラミング又はＲＮＧ電流を、ハイ状態に設定したカルコゲナイド物質に印加し、ここでは、ＲＮＧ電流は、高電流よりも小さいが、物質をロー状態に設定するために一般に使用する低電流よりも大きい値を有する。したがって、ＲＮＧ電流は、カルコゲナイド物質を溶融させ、再度固化させてハイ状態又はロー状態のいずれかにし、ここで、所与の状態にある確率は、事実上、無作為である。したがって、カルコゲナイド物質の１つ又は複数のセルをハイ状態に設定し、次に、そのようなＲＮＧ電流を物質に印加することによって、効果的なハードウェア・ベースのＲＮＧを達成することができる。
【００２４】
無作為状態の変動をカルコゲナイド物質内に生成するために使用する電流は、物質が異なる状態を無作為に達成し得る電流の電気的特性及び／又は時間的特性の点で、あらゆる電流とすることができる。そのような電流の様々な説明を特定の範囲及び正規化した記述の両方でもたらすが、これらを限定としてみるべきではない。一例として、図２は、データの正規化した図を示し、点線（「Ａ」）は、最初にロー状態に固化したカルコゲナイド物質を表し、中間又はＲＮＧ電流は、漸増する電流値で印加する。この場合、カルコゲナイドの状態は、電流が、物質がハイ状態に固化する点に増大するまで、ロー状態に再度固化している。無作為変動は、この特定のデータ・セットでは見られないが、グラフのｙ軸に沿った正規化した抵抗において見ることができる。ロー状態は結晶質であり、したがって低抵抗を有する一方で、ハイ状態は、非晶質であり、したがって高抵抗を有する。しかし、最初にハイ状態に固化したカルコゲナイド物質を示す実線（「Ｂ」）は、電流が増大するにつれて物質内でハイ状態とロー状態との間の無作為変動を示す。こうした無作為変動は、異なる状態での物質の抵抗変化のために、実線がグラフの上部と底部との間をあちこちに移動する図として示される。
【００２５】
説明したように、ＲＮＧ効果を達成するために印加する電流の特定値は、デバイス設計、使用する特定の物質、及び電流を駆動するために使用する電圧値に応じて変化し得る。したがって、当業者は、ひとたび本開示を入手すれば、有用なＲＮＧ電流を容易に設計、実施し、所与のデバイス又はシステム設計でそのような無作為結果を達成することができる。しかし、一例では、ＲＮＧ又はプログラミング電流は、約１Ｖから約１５Ｖまでの電圧で、約１００ｎＡから約１０ｍＡまでの電流値を有し得る。別の例では、プログラミング電流は、約１Ｖから約１５Ｖまでの電圧で、約３００ｎＡから約５ｍＡまでの電流を有し得る。別の例では、プログラミング電流は、約１Ｖから約１５Ｖまでの電圧で、約５００ｎＡから約１ｍＡまでの電流を有し得る。別の例では、プログラミング電流は、約１Ｖから約１５Ｖまでの電圧で、約７００ｎＡから約８００μＡまでの電流を有し得る。別の例では、プログラミング電流は、約１Ｖから約１５Ｖまでの電圧で、約１μＡから約５００μＡまでの電流を有し得る。別の例では、プログラミング電流は、約１Ｖから約１５Ｖまでの電圧で、約１５μＡから約１００μＡまでの電流を有し得る。別の例では、プログラミング電流は、約１Ｖから約１５Ｖまでの電圧で、約１００ｎＡから約８００μＡまでの電流を有し得る。別の例では、プログラミング電流は、約１Ｖから約１５Ｖまでの電圧で、約１μＡから約１０ｍＡまでの電流を有し得る。
【００２６】
例えば大規模乱数の形態の無作為データの生成と連携して、相変化物質アレイの利用を可能にする様々な構造及び構成を有するＲＮＧデバイス及びシステムを設計することも有用であり得る。場合によっては、乱数は、乱数を生成するアレイと同じ規模であってもよい。したがって、一例では、相変化物質又は物質セルのアレイは、リセット／ＲＮＧ処理イベント毎に単一の乱数を生成するために利用することができる。この場合、相変化物質セルをハイ状態に設定し、ＲＮＧ電流を印加し、単一の乱数をこうして生成する。別の例では、１つのリセット／ＲＮＧ処理イベントは、多数の乱数をアレイから生成することができる。この場合、相変化メモリ・セルをハイに設定し、ＲＮＧ電流を印加し、多数の乱数をアレイによって生成する。多くの場合、単一のリセット／ＲＮＧ処理イベントで生成する１つ又は複数の数の間の区別は、データをどのようにアレイから読み出すか、及び／又は次にデータをどのように処理するかによって異なり得ることに留意されたい。しかし、いくつかの例では、セグメント点をＲＮＧ処理に導入する、又は更にはセグメント点をハードウェア設計に導入し得ることが企図され、このハードウェア設計は、生成点でデータを多くの数にセグメント化するものである。
【００２７】
ＲＮＧデバイスの一例は、図３に示すように、相変化メモリ・セル等の複数の相変化セル３００を含むことができ、相変化セル３００は、アドレス指定可能なアレイを形成するように少なくとも１つの行で配置される。図３では、簡単にするために２つのセルを示しているが、あらゆる数のセルが本発明の範囲内に含まれることを理解されたい。各セル３００は、第１の電極３０２、第２の電極３０４、並びに第１の電極３０２と第２の電極３０４との間に位置し、第１の電極３０２及び第２の電極３０４に電気的に結合させた相変化物質３０６を含むことができる。したがって、相変化物質３０６は、電流に反応して、ハイ状態とロー状態との間で位相を変化させることができる。読取り／書込み制御装置３０８は、アレイに電気的に結合しており、アレイ内の全てのセル３００をハイ状態にプログラムし、次に、各セル３００をハイ状態又はロー状態に無作為に設定してセル状態の無作為分散をアレイにわたって生成するのに十分なプログラミング又はＲＮＧ電流をアレイに導入するように特に構成される。相変化物質の実際の状態について、一例では、ハイ状態は、非晶質又は実質的に非晶質状態であり、ロー状態は、結晶質又は実質的に結晶質状態である。別の例では、ハイ状態は、ロー状態と比較してより高い非晶質度を有する。物質の物理的特性に応じて、物質の他の状態を利用し得ることが更に企図される。
【００２８】
読取り／書込み制御装置は、相変化物質の状態を設定し、ＲＮＧ電流を生成することに加えて、アレイからのセル状態の無作為分散の読出し、及びあらゆるアドレス指定、照会、又は他の有用な機能のために更に動作可能であってもよい。いくつかの態様では、読取り／書込み制御装置は、アレイをハイ状態にリセットし、次に、ＲＮＧパルスをアレイ内に導入するように特に設計することができる。他の態様では、相変化メモリのための標準的な読取り／書込みメモリ制御装置を、この制御装置を記載の機能のように修正するという条件で、利用することができる。したがって、設計にかかわらず、読取り／書込み制御装置は、回路を含むことができ、この回路は、相変化物質の状態をハイ状態又はロー状態に明瞭に設定していない電流を利用する際、メモリ・エラーの可能性のために以前の読取り／書込み制御装置設計では考慮していないプログラミング・パルス又は様々なプログラミング・パルスを具体的に生成するように構成する。
【００２９】
図３に関して説明したもの等のＲＮＧデバイス設計の別の例では、複数のメモリ・セルは、２次元アレイを形成するように行及び列で配置することができる。更に別の例では、複数の２次元アレイを積層構成で含めることができる。そのような２次元アレイ及び３次元アレイは、生成する乱数のサイズを大幅に増大させることができる。したがって、ＲＮＧデバイス又はシステムのサイズは、デバイス又はシステムの所望の使用法に応じて変化し得ることを理解されたい。いくつかの例では、デバイス又はシステムは、１、２又はそれ以上のセルを含むことができる。他の例では、アレイのサイズは、相変化メモリ・セルのケースのように、記憶容量に基づき測定することができる。したがって、そのようなデバイスは、キロバイト、メガバイト、ギガバイト、数十ギガバイト、数百ギガバイト、又は数千ギガバイト、又はそれ以上の規模でそのような無作為データを生成するメモリ・サイズを含み得ることが企図される。所与のメモリ・サイズのためのデバイスは、平面構成、積層構成、平面積層構成、又はあらゆる他の企図される構成で位置する単一のアレイ又は複数のアレイを含むことができる。
【００３０】
また別の例では、ＲＮＧデバイスは、相変化メモリ・セルを１つのアレイ内に組み込むことができ、したがって、プログラミング、アドレス指定、Ｉ／Ｏ処理等を含めて、従来の相変化メモリ・アレイ内で使用する様々な構造、設計及び実装形態を利用することができる。図４は、そのようなアレイ内で利用することができるメモリ・セル設計の１つの非限定例を示す。そのようなメモリ・セルは、少なくとも３つの電極、即ち第１の電極４０２、第２の電極４０４及び第３の電極４０６を有する積層構造を含み得る。相変化物質４０８は、第１の電極４０２と第２の電極４０４との間に配設し、選択デバイス物質４１０は、第３の電極４０６と第２の電極４０４との間に配設する。一例では、選択デバイス物質４１０は、セル又はセル群をアドレス指定するために使用することができ、相変化物質４０８は、ＲＮＧ処理のための無作為状態を生成するために使用することができる。いくつかの例では、この構成を切替え得ることが更に企図される。
【００３１】
一般的な事項として、相変化物質は、安定した、検出可能な相変化を有するあらゆる有用な物質を含み得る。そのような物質の例は、様々なカルコゲナイド合金のいずれかを含み、これらには、限定はしないが、とりわけ、Ｇｅ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ、Ｇａ−Ｓｂ、Ｉｎ−Ｓｂ、Ａｓ−Ｔｅ、Ａｌ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｔｅ−Ｇｅ−Ａｓ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｔｅ−Ｓｎ−Ｓｅ、Ｇｅ−Ｓｅ−Ｇａ、Ｂｉ−Ｓｅ−Ｓｂ、Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｇｅ、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｓ、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｎ−Ｏ、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｎ−Ａｕ、Ｐｄ−Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｉ−Ｃｏ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｐｄ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｃｏ、Ｓｂ−Ｔｅ−Ｂｉ−Ｓｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｎ−Ｎｉ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｎ−Ｐｄ及びＧｅ−Ｔｅ−Ｓｎ−Ｐｔを含む。本明細書で使用するハイフンで連結した化学組成物の表記法は、特定の混合物又は化合物、例えばカルコゲナイド合金中に含まれる元素を示しており、表示する元素が関与する全ての化学量論を表すことを意図し、例えば、ＧｅＸＳｂＹＴｅＺは、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ７、Ｇｅ１Ｓｂ２Ｔｅ４、Ｇｅ１Ｓｂ４Ｔｅ７等の化学量論上の変形体を有して勾配を形成する。
【００３２】
選択デバイス物質は、一般に、相変化物質から作製し、したがって、上記の例示的カルコゲナイド物質を同様に適用可能であることに留意されたい。相変化物質層及び選択デバイス物質層の所与のメモリ・セル内で使用する実際のカルコゲナイド物質は、デバイスの設計に応じて、異なっていても、同じであってもよい。
【００３３】
別の例では、乱数生成のために動作可能である相変化物質デバイスを提供する。そのようなデバイスは、回路に電気的に結合した相変化物質セルのアレイを含むことができ、回路は、最初に、アレイ内の全てのセルをハイ状態に設定し、アレイを通して、各セルをハイ状態又はロー状態のいずれかに無作為に設定するのに十分な電流を有するプログラミング・パルスを送信し、アレイにわたってセル状態の無作為分散を生成し、アレイからセル状態の無作為分散を読み出すように構成又は動作可能である。更に、いくつかの例では、回路は、セル状態の無作為分散と、１つ又は複数の乱数とを相互に関係付けるように構成することができる。セル状態の無作為分散の相互の関係付けは、個別のプロセッサ要素内で行い得ることが更に企図される。他の例では、回路は、セル状態の無作為分散を偏らせるように構成することができる。このことは、セル状態の分散の生成に使用するＲＮＧ電流を変化させることによって、又はアレイの読出し中若しくはその後、偏りをデータ・セット内に導入することによって達成することができる。偏りは、ＲＮＧ電流をアレイ内に送達する前、又はその後、アレイ又はアレイの一部分を通る個別の異なる電流によって更に導入することができる。
【００３４】
セル状態の無作為分散は、あらゆる想到できる順で、順序正しい読出しから、無作為な読出しまで、アレイから読み出し得ることが更に企図される。一例では、アレイからのセル状態の無作為分散の読出しは、行方向処理に従う。別の例では、アレイからのセル状態の無作為分散の読出しは、列方向処理に従う。更に別の例では、アレイからのセル状態の無作為分散の読出しは、不規則処理、又は場合によっては無作為順の処理に従う。したがって、セル状態の無作為分散は、読出し処理によって更に影響を受けることができる。
【００３５】
更に、相変化物質を使用するＲＮＧ処理を組み込む様々なデバイス及びシステムが企図される。そのような無作為相変化処理を利用するあらゆるシステム又はデバイスは、本発明の範囲内であるとみなされる。非限定的な一例では、図５で示すようなデバイス認証システムを提供する。そのようなシステム５００は、デバイス認証モジュール５０２及びＲＮＧモジュール５０４を含むことができる。ＲＮＧモジュール５０４は、複数の相変化物質セルを含むことができ、複数の相変化物質セルは、少なくとも１つの行内に配置し、アドレス指定可能なアレイ５０６を形成しており、各セルは、第１の電極、第２の電極、並びに第１の電極と第２の電極との間に位置し、第１の電極及び第２の電極に電気的に結合させた相変化物質を含む（図示せず）。相変化物質セルは、電流に反応して、ハイ状態とロー状態との間で位相を変化させることができる。読取り／書込み制御装置５０８は、アレイ５０６に電気的に結合しており、アレイ５０６内の全てのセルをハイ状態にプログラムし、次に、各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分なプログラミング電流をアレイ５０６内に導入し、セル状態の無作為分散をアレイ５０６にわたって生成し、アレイ５０６からセル状態の無作為分散を読み出すように特に構成される。更に、入力／出力バス５１０は、読取り／書込み制御装置５０８に電気的に結合しており、構造的に、セル状態の無作為分散を認証モジュール５０２に転送するように構成する。
【００３６】
別の例では、図６に示すような乱数生成システム６００を提供する。そのようなシステムは、乱数の照会をシステムに送信するように構成した入力バス６０２、ＲＮＧモジュール６０４を含むことができ、ＲＮＧモジュール６０４は、アドレス指定可能なアレイ６０５を形成するように少なくとも１つの行で配置した複数の相変化物質セルを含み、各セルは、第１の電極、第２の電極、並びに第１の電極と第２の電極との間に位置し、第１の電極及び第２の電極に電気的に結合させた相変化物質を含む（図示せず）。相変化物質セルは、電流に反応して、ハイ状態とロー状態との間で位相を変化させることができる。更に、読取り／書込み制御装置６０６は、ＲＮＧモジュール６０４のアレイに電気的に結合している。読取り／書込み制御装置６０６は、入力バス６０２から乱数の照会を受信し、アレイ内の全てのセルをハイ状態にプログラムし、次に、各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分なプログラミング電流をアレイ内に導入し、セル状態の無作為分散をアレイにわたって生成し、アレイからセル状態の無作為分散を読み出すように特に構成される。システムは、出力バス６０８を更に含むことができ、出力バス６０８は、読取り／書込み制御装置６０６に電気的に結合しており、構造的に、読取り／書込み制御装置６０６からセル状態の無作為分散を送信するように構成する。
【００３７】
一例では、複数の個別の相変化物質セルのアレイを使用する乱数生成方法を提供する。そのような方法は、アレイを通して高リセット・パルスを送信し、アレイ内の複数のセルのそれぞれをハイ状態にプログラムすること、アレイを通して、各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分な電流を有するプログラミング・パルスを送信し、アレイにわたってセル状態の無作為分散を形成すること、及びアレイからセル状態の無作為分散を読み出すことを含み得る。別の例では、方法は、セル状態の無作為分散と乱数とを相互に関係付けることを含み得る。
【００３８】
例示的な本発明の一実施形態では、乱数生成デバイスを提供する。そのようなデバイスは、複数のセルを含むことができ、複数のセルは、アドレス指定可能なアレイを形成するように少なくとも１つの行で配置し、各セルは、第１の電極、第２の電極、並びに第１の電極と第２の電極との間を電気的に結合する相変化物質を含み、相変化物質は、電流に反応して、ハイ状態とロー状態の間で位相を変化させることができる。例示的実施形態は、読取り／書込み制御装置を更に含み、読取り／書込み制御装置は、アレイに電気的に結合しており、アレイ内の全てのセルをハイ状態にプログラムし、次に、各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分なプログラミング電流をアレイ内に導入し、セル状態の無作為分散をアレイにわたって生成するように特に構成される。
【００３９】
一例では、複数のセルは、２次元アレイを形成するように行及び列で配置する。
【００４０】
一例では、デバイスは、複数の２次元アレイを積層構成で含み得る。
【００４１】
一例では、プログラミング電流は、約１から約１５Ｖまでの電圧で、約１００ｎＡから約１０ｍＡまでの電流を有する。
【００４２】
一例では、プログラミング電流は、約１から約１５Ｖまでの電圧で、約３００ｎＡから約５ｍＡまでの電流を有する。
【００４３】
一例では、ハイ状態は、非晶質又は実質的に非晶質状態であり、ロー状態は、結晶質又は実質的に結晶質状態である。
【００４４】
一例では、ハイ状態は、ロー状態と比較してより高い非晶質度を有する。
【００４５】
例示的な本発明の実施形態では、乱数を生成するように動作可能な相変化物質デバイスを提供し、相変化物質デバイスは、回路に電気的に結合させた相変化物質セルのアレイを備え、回路は、最初に、アレイ内の全てのセルをハイ状態に設定し、アレイを通して、各セルをハイ状態又はロー状態のいずれかに無作為に設定するのに十分な電流を有するプログラミング・パルスを送信し、アレイにわたってセル状態の無作為分散を生成し、アレイからセル状態の無作為分散を読み出すように構成する。
【００４６】
一例では、デバイスは、セル状態の無作為分散と乱数とを相互に関係付けるように更に構成する。
【００４７】
一例では、デバイスは、セル状態の無作為分散内に偏りを導入するように更に構成する。
【００４８】
一例では、アレイからのセル状態の無作為分散の読出しは、行方向処理に従う。
【００４９】
一例では、アレイからのセル状態の無作為分散の読出しは、列方向処理に従う。
【００５０】
一例では、アレイからのセル状態の無作為分散の読出しは、不規則処理に従う。
【００５１】
例示的な本発明の一実施形態では、デバイス認証システムを提供する。そのようなシステムは、デバイス認証モジュール、及び複数の相変化物質セルを含む乱数生成モジュールを含むことができ、複数の相変化物質セルは、アドレス指定可能なアレイを形成するように少なくとも１つの行内に配置する。各セルは、第１の電極、第２の電極、及び第１の電極と第２の電極との間に電気的に結合させた相変化物質を含み、相変化物質セルは、電流に反応して、ハイ状態とロー状態の間で位相を変化させることができる。乱数生成モジュールは、読取り／書込みメモリ制御装置を更に含み、読取り／書込みメモリ制御装置は、アレイに電気的に結合しており、アレイ内の全てのセルをハイ状態にプログラムし、次に、各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分なプログラミング電流をアレイ内に導入し、セル状態の無作為分散をアレイにわたって生成し、アレイからセル状態の無作為分散を読み出すように特に構成する。デバイス認証システムは、入力／出力バスを更に含み、入力／出力バスは、読取り／書込みメモリ制御装置に電気的に結合しており、構造的に、セル状態の無作為分散を認証モジュールに転送するように構成する。
【００５２】
一例では、複数のセルは、２次元アレイを形成するように行及び列で配置する。
【００５３】
一例では、乱数生成モジュールは、複数の２次元アレイを積層構成で更に含む。
【００５４】
例示的な本発明の一実施形態では、乱数生成システムを提供する。そのようなシステムは、乱数の照会をシステム内に送信するように構成した入力バス、及び複数の相変化物質セルを含む乱数生成モジュールを含むことができ、複数の相変化物質セルは、アドレス指定可能なアレイを形成するように少なくとも１つの行内に配置する。各メモリ・セルは、第１の電極、第２の電極、並びに第１の電極と第２の電極との間に位置し、第１の電極及び第２の電極に電気的に結合させた相変化物質を含み、相変化物質セルは、電流に反応して、ハイ状態とロー状態の間で位相を変化させることができる。システムは、読取り／書込みメモリ制御装置を更に含み、読取り／書込みメモリ制御装置は、アレイに電気的に結合しており、入力バスから乱数の照会を受信し、アレイ内の全てのセルをハイ状態にプログラムし、次に、各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分なプログラミング電流をアレイ内に導入し、セル状態の無作為分散をアレイにわたって生成し、アレイからセル状態の無作為分散を読み出すように特に構成される。システムは、出力バスも含み、出力バスは、読取り／書込みメモリ制御装置に電気的に結合し、構造的に、読取り／書込みメモリ制御装置からセル状態の無作為分散を送信するように構成する。
【００５５】
一例では、複数のセルは、２次元アレイを形成するように行及び列で配置する。
【００５６】
一例では、乱数生成モジュールは、複数の２次元アレイを積層構成で含む。
【００５７】
例示的な本発明の一実施形態では、複数の個別の相変化物質セルのアレイを使用する乱数生成方法を提供する。そのような方法は、アレイを通して高リセット・パルスを送信し、アレイ内の複数のセルのそれぞれをハイ状態にプログラムすること、アレイを通して、各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分な電流を有するプログラミング・パルスを送信し、アレイにわたってセル状態の無作為分散を形成すること、及びアレイからセル状態の無作為分散を読み出すことを含み得る。
【００５８】
一例では、方法は、セル状態の無作為分散と乱数とを相互に関係付けることを更に含む。
【００５９】
一例では、プログラミング・パルスは、約１から約１５Ｖまでの電圧で、約１００ｎＡから約１０ｍＡまでの電流を有する。
【００６０】
一例では、プログラミング・パルスは、約１から約１５Ｖまでの電圧で、約３００ｎＡから約５ｍＡまでの電流を有する。
【００６１】
一例では、アレイからのセル状態の無作為分散の読出しは、行方向処理に従う。
【００６２】
一例では、アレイからのセル状態の無作為分散の読出しは、列方向処理に従う。
【００６３】
一例では、アレイからのセル状態の無作為分散の読出しは、不規則処理に従う。
【００６４】
一例では、方法は、電気的偏りをプログラミング・パルスに導入し、偏りをセル状態の無作為分散内に導入することを更に含む。
【００６５】
上記の例は、１つ又は複数の特定の適用例における特定の実施形態の例示であるが、当業者であれば、本明細書で明言する原理及び概念から逸脱することなく、実装形態の形態、使用法及び細部に対する多数の修正を行い得ることは明らかであろう。
［項目１］
乱数生成デバイスであって、
アドレス指定可能なアレイを形成するように少なくとも１つの行で配置した複数のセル、及び
読取り／書込み制御装置を備え、各セルは、
第１の電極、
第２の電極、
上記第１の電極と上記第２の電極との間に電気的に結合させた相変化物質であって、電流に反応して、ハイ状態とロー状態との間で位相を変化させることができる相変化物質を含み、上記読取り／書込み制御装置は、上記アレイに電気的に結合しており、上記アレイ内の全てのセルをハイ状態にプログラムし、次に、上記各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分なプログラミング電流を上記アレイ内に導入し、セル状態の無作為分散を上記アレイにわたって生成する、乱数生成デバイス。
［項目２］
上記複数のセルは、２次元アレイを形成するように行及び列で配置する、項目１に記載のデバイス。
［項目３］
複数の２次元アレイを積層構成で更に備える、項目２に記載のデバイス。
［項目４］
上記プログラミング電流は、約１から約１５Ｖまでの電圧で、約１００ｎＡから約１０ｍＡまでの電流を有する、項目１から３のいずれか一項に記載のデバイス。
［項目５］
上記ハイ状態は、非晶質又は実質的に非晶質状態であり、上記ロー状態は、結晶質又は実質的に結晶質状態である、項目１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
［項目６］
上記ハイ状態は、上記ロー状態と比較してより高い非晶質度を有する、項目１から５のいずれか一項に記載のデバイス。
［項目７］
乱数を生成するように動作可能な相変化物質デバイスであって、上記相変化物質デバイスは、回路に電気的に結合させた相変化物質セルのアレイを備え、上記回路は、
最初に、上記アレイ内の全てのセルをハイ状態に設定し、
上記アレイを通して、各セルをハイ状態又はロー状態のいずれかに無作為に設定するのに十分な電流を有するプログラミング・パルスを送信し、上記アレイにわたってセル状態の無作為分散を生成し、
上記アレイから上記セル状態の無作為分散を読み出す、相変化物質デバイス。
［項目８］
更に、上記セル状態の無作為分散と乱数とを相互に関係付ける、項目７に記載のデバイス。
［項目９］
更に、上記セル状態の無作為分散内に偏りを導入する、項目７または８に記載のデバイス。
［項目１０］
上記アレイからの上記セル状態の無作為分散の上記読み出しは、行方向処理に従う、項目７から９のいずれか一項に記載のデバイス。
［項目１１］
上記アレイからの上記セル状態の無作為分散の上記読み出しは、列方向処理に従う、項目７から１０のいずれか一項に記載のデバイス。
［項目１２］
デバイス認証システムであって、
デバイス認証モジュール、
乱数生成モジュール、
読取り／書込みメモリ制御装置、及び
入力／出力バスを備え、上記乱数生成モジュールは、
アドレス指定可能なアレイを形成するように少なくとも１つの行で配置した複数の相変化物質セルを含み、各セルは、
第１の電極、
第２の電極、及び
上記第１の電極と上記第２の電極との間に電気的に結合させた相変化物質であって、上記相変化物質は、電流に反応して、ハイ状態とロー状態の間で位相を変化させることができる、相変化物質、
を含み、上記読取り／書込みメモリ制御装置は、上記アレイに電気的に結合しており、特に、上記アレイ内の全てのセルをハイ状態にプログラムし、次に、上記各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分なプログラミング電流を上記アレイ内に導入し、セル状態の無作為分散を上記アレイにわたって生成し、上記アレイから上記セル状態の無作為分散を読み出し、
上記入力／出力バスは、上記読取り／書込みメモリ制御装置に電気的に結合しており、構造的に、上記セル状態の無作為分散を上記デバイス認証モジュールに転送する、デバイス認証システム。
［項目１３］
複数の上記セルは、２次元アレイを形成するように行及び列で配置する、項目１２に記載のシステム。
［項目１４］
複数の２次元アレイを積層構成で更に備える、項目１３に記載のシステム。
［項目１５］
乱数生成システムであって、
乱数の照会を上記乱数生成システム内に送信する入力バスは、
乱数生成モジュール、
読取り／書込みメモリ制御装置、及び
出力バスを備え、上記乱数生成モジュールは、
アドレス指定可能なアレイを形成するように少なくとも１つの行で配置した複数の相変化物質セルを含み、各メモリ・セルは、
第１の電極、
第２の電極、及び
上記第１の電極と上記第２の電極との間に電気的に結合させた相変化物質であって、上記相変化物質は、電流に反応して、ハイ状態とロー状態の間で位相を変化させることができる、相変化物質
を含み、上記読取り／書込みメモリ制御装置は、上記アレイに電気的に結合しており、特に、上記入力バスから乱数の照会を受信し、上記アレイ内の全てのセルをハイ状態にプログラムし、次に、各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分なプログラミング電流を上記アレイ内に導入し、セル状態の無作為分散を上記アレイにわたって生成し、上記アレイから上記セル状態の無作為分散を読み出し、
上記出力バスは、上記読取り／書込みメモリ制御装置に電気的に結合しており、構造的に、上記読取り／書込みメモリ制御装置から上記セル状態の無作為分散を送信する、乱数生成システム。
［項目１６］
複数の上記セルは、２次元アレイを形成するように行及び列で配置する、項目１５に記載のシステム。
［項目１７］
複数の２次元アレイを積層構成で更に備える、項目１６に記載のシステム。
［項目１８］
複数の個別の相変化物質セルのアレイを使用する乱数生成方法であって、
上記アレイ内の上記複数の個別の相変化物質セルのそれぞれをハイ状態にプログラムするために、上記アレイを通して高リセット・パルスを送信すること、
上記アレイを通して、各セルをハイ状態又はロー状態に無作為に設定するのに十分な電流を有するプログラミング・パルスを送信し、上記アレイにわたってセル状態の無作為分散を形成すること、及び
上記アレイから上記セル状態の無作為分散を読み出すことを含む方法。
［項目１９］
上記セル状態の無作為分散と乱数とを相互に関係付けることを更に含む、項目１８に記載の方法。
［項目２０］
上記プログラミング・パルスは、約１から約１５Ｖまでの電圧で、約１００ｎＡから約１０ｍＡまでの電流を有する、項目１８または１９に記載の方法。
［項目２１］
上記アレイからの上記セル状態の無作為分散の上記読み出しは、行方向処理に従う、項目１８から２０のいずれか一項に記載の方法。
［項目２２］
上記アレイからの上記セル状態の無作為分散の上記読み出しは、列方向処理に従う、項目１８から２１のいずれか一項に記載の方法。
［項目２３］
電気的偏りを上記プログラミング・パルスに導入し、上記セル状態の無作為分散内に偏りを導入することを更に含む、項目１８から２２のいずれか一項に記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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