[发明专利]安全芯片的版图保护电路自动生成方法

说明书

技术领域

安全芯片的版图保护电路自动生成方法是集成电路辅助设计软件工具中的一种自动布线方法。本发明属于集成电路辅助设计软件工具中布局布线领域。

背景技术

随着安全芯片的日益普及，电子护照、移动支付、SIM卡等相关芯片的设计技术逐步受到重视。与此同时，针对安全芯片的物理攻击技术也逐渐被黑客掌握，使得安全芯片的安全性受到严重挑战。

目前一种有效的攻击方法是侵入式攻击：攻击者用激光或者聚焦离子束(FIB：Focused Ion Beam)将IC的内部信号暴露到表面，使用探针将信号线连接到攻击者的电子设备，然后读出线上传递的机密信息，或者将他自己的数据注入芯片。

为了防止上述物理攻击，芯片设计厂商提出了版图保护电路的概念，即在有效电路的版图中，在金属层的最高层之上再人工加入一层保护层金属(Shield)，该保护层的信号线受到持续的监控，一旦该信号被迫坏，芯片会自动开启报警电路，实行电路自我毁坏，防止黑客对该电路进行非法操控。

目前，国内的安全芯片设计企业通过手工的方法来设计保护电路，效率较低，且容易出错。据统计，针对一个2毫米x2毫米的芯片，如果在版图的最上层布一层防护金属，大约需要生成几百万个布线图形，需要3到4个设计工程师花费一周以上的时间完成该项工作。此外，人工构造版图保护电路难以保证布线的正确性。由于人在构造版图过程中难免会有小的疏忽与错误，会导致最终的版图图形隐含某些错误，最终导致芯片保护失败。

为了克服人工构造版图保护电路的缺陷，本发明提出了一种版图保护电路的自动生成方法，该方法由计算机程序自动生成覆盖全面的版图保护电路，可以在很短的时间内完成该项工作，大大提高了开发效率，保证了版图保护电路的正确性。

发明内容

安全芯片的版图保护电路要求具备如下基本功能：

1)要求版图保护电路的布线是一个单一的线网，只有一个起点和一个终点，并且要求从起点到终点一笔连通。

2)要求从起点到终点的布线只能是串联布线，不能出现并联布线的情况

为了防止信号线被切断后，检测器无法报警的情况发生，要求信号线只能是串联布线。如果有并联布线的区域，当某一并联线路被切断后，另外一个线路信号任然可以通过起点到达终点，这样检测器就无法报警。

3)要求布线充满整个布线区域，覆盖率达到95％以上。

4)要求能够同时设置多个布线区域，每个布线区域都可以指定布线的层次

在一个设计中，可能会有多个区域需要进行保护，或者对某个区域进行多层次的保护，那么就需要工具能够允许同时设置多个布线区域，并且独立指定每个区域的层次。

本发明针对上述需求提出了安全芯片的版图保护电路自动生成方法，主要内容如下：

1.设计局部区域内的布线模板，布线模板覆盖了网格点从1x1到8x8的所有可能情况。

本发明最关键的是布线模板的确定，假设我们把一个网格定义为线宽加线间距，可以事先约定，所有的布线都是基于8x8网格点的策略，那么我们需要首先画出8x8网格点的布线模板，包括起点左上到终点左下、起点左上到终点右下、起点左上到终点右上三个模板，然后需要再增加8x7，8x6，8x5，8x4，8x3，8x2，8x1，7x7，7x6，7x5，7x4，7x3，7x2，7x1，6x6，6x5，6x4，6x3，6x2，6x1，5x5，5x4，5x3，5x2，5x1，4x4，4x3，4x2，4x1，3x3，3x2，3x1，2x2，2x1，1x1的网格点的布线模板。

模板的设计过程中，需要满足安全性的约束：假设黑客任意短路一个临近的线网，不能导致其它线网失效的长度太长。本发明专利设计了上述所有网格点的布线模板，具体的布线图形参见说明书附图1到图8。

2全局区域内采用程序自动模板调用的方法，调用步骤(1)生成的模板组成复杂的保护电路。模板调用中保证相邻模板的布线首尾连接，最终合成一条全局首尾相连的线网。

在全局范围内，把版图划分为很多的box，每个box的大小为8x8的网格点，对于在版图边界处的box，可以为小于8x8网格点的任意网格点。如果box的个数小于8x8，就把每个box看作一个网格点，对这些box进行同样的布线操作，使得box的首尾连接在一起。如果box的个数仍旧大于8x8，继续把这些8x8的box当作一个网格点，构成新的更大的box，对这些大的box继续采用类似的布线方法，直到把全局的版图都充满。

上述布线box组合布线的结果参看图9。

附图说明

图1布线模板为8x8的示意图