[发明专利]抗功耗分析攻击的电阻随机存储器、读电路及其读操作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体存储器技术领域，具体涉及一种电阻随机存储器、读电路及其读操作方法，尤其涉及一种2T2R结构的、用于抗功耗分析攻击的电阻随机存储器、读电路及其读操作方法。

背景技术

半导体存储器使用“0”或者“1”的数据组合来存储信息的，组成大容量存储器的每个存储器件单元可以存储一个数据(“0”或者“1”)。通常，以掉电后存储器的数据是否继续存储在存储器中判断，存储器可以而分为挥发存储器和非挥发存储器，其中非挥发存储器掉电后数据能继续保持。

同时，在信息安全领域，存储器所存储的信息的安全保密性是重要的一个方面。例如，用来存储密码的存储器，需要高度的安全性。而功耗分析(Power Analysis)攻击是黑客最常用的攻击手段之一，即通过对存储单元进行读操作，根据对每个存储单元进行读操作时的功耗大小，可以分析判断出每个存储单元所存储的数据状态。以上的功耗分析攻击的基本原理是基于现有技术的存储器在读“0”和读“1”时的功耗是不相同的。

图1所示为现有技术提出的抗功耗分析攻击的存储器。该存储器是由美国专利号为US5917754的美国专利所公开。如图1所示，该存储器包括灵敏放大器(SA)、平衡放大器、存储单元、平衡单元、冗余单元1和冗余单元2。平衡放大器和敏放大器结构相同，而平衡单元为一个处于擦除状态(或者说是导通态)的单元，读取该单元的电流较大，这样当读取一个编程态的存储单元时，总的读取功耗将加上平衡单元和平衡放大器所产生的功耗，也即读编程态的存储单元的功耗加上读平衡单元(擦除态)的功耗。这样读取不同状态存储单元的功耗对比将被缩小到2倍以内，相对不加平衡单元和平衡放大器的存储器来说，读取存储单元不同状态的功耗差别相对不明显，也相对具有一定的抗功耗能力。虽然图1所示的存储具有抗功耗分析攻击点特点，但是靠增加额外的平衡模块来调整读电路，这部分额外模块包括额外的平衡单元和额外的冗余单元2，用来产生参考电流，使得存储器结构复杂、芯片面积利用率低。同时这种结构不具有真正的抗功耗分析的能力，因为当读取的是编程状态的存储单元时，仍然具有接近2倍的功耗对比。

图2所示为现有技术提出的又一种抗功耗分析攻击的存储器。该存储器是由美国专利公开号为US2009/0154217A1的美国专利所公开。如图2所示，为了防功耗分析的需要，尽管采用两个存储单元作为1bit，但是每次读取需要选中两行字线、两根位线，因此，需要更复杂的译码电路、更强的字线驱动能力、以及更大的字线所占面积。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能够抗功耗分析攻击的、基于金属氧化物存储介质的电阻随机存储器、读电路及其读操作方法。

本发明提供的用于抗功耗分析攻击的电阻随机存储器，包括：

第一存储电阻，

用于选通所述第一存储电阻的第一选通管，

第二存储电阻，以及

用于选通所述第二存储电阻的第二选通管；

第一存储电阻处于高阻态且第二存储电阻处于低阻态时，所述电阻随机存储器存储第一数据状态；第一存储电阻处于低阻态且第二存储电阻处于高阻态时，所述电阻随机存储器存储第二数据状态；

其中，所述存储电阻为二元或者二元以上的多元金属氧化物，所述第一存储电阻和第二存储电阻分别连接于第一位线、第二位线。

根据本发明提供的电阻随机存储器，其中，所述第一选通管与第二选通管的控制端并联连接于同一条字线。第一存储电阻和第二存储电阻都处于高阻态时，所述电阻随机存储单元处于初始状态。所述第一选通管与第二选通管均可以为MOS管；在其它实施例中，所述第一选通管与第二选通管可以为三极管或者二极管。作为第一选通管的MOS管的源端与作为第二选通管的MOS管的源端同时并联连接于同一源线；作为第一选通管的MOS管的漏端与第一存储电阻串联连接，作为第二选通管的MOS管的漏端与第二存储电阻串联连接。

根据本发明提供的电阻随机存储器，其中，所述金属氧化物是铜的氧化物、镍的氧化物、钛的氧化物、锆的氧化物、铝的氧化物、铌的氧化物、钽的氧化物、铪的氧化物、钼的氧化物、锌的氧化物之一。所述第一存储电阻和第二存储电阻结构参数相同，所述第一选通管和第二选通管结构参数相同。读取所述电阻随机存储器的第一数据状态或第二数据状态时，从第一位线和第二位线上分别同时施加读操作信号于第一存储电阻、第二存储电阻，第一位线上流过的电流与第二位线上流过的电流之和相同。所述读操作信号为电流信号或者电压信号。

进一步，本发明提供以上所提出的电阻随机存储器的读电路，多个电阻随机存储器按照M行N列的形式阵列排列，所述读电路包括：