[发明专利]芯片及其测试模式保护电路和方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子领域，尤其涉及一种芯片及其测试模式保护电路和方法。

背景技术

为了在制造过程中检查芯片不存在制造缺陷，几乎所有芯片都有一个测试模式。当芯片仍在晶圆片上或已经被封装成了模块时，进入测试模式对芯片进行内部测试。在测试模式下，通常可以执行某些在芯片日后实际应用中严格禁止的对内存的访问，甚至可以导出芯片内部存储器或寄存器所保存的数据。如果获得了芯片的攻击者成功地进入了测试模式，就可能获得芯片内存储器中的保密数据或程序代码，甚至进一步复制出一模一样的芯片，例如智能卡芯片，因此，从测试模式向正常工作模式的转换必须是不可逆的。

在现有技术中，使用管脚来控制芯片进入测试模式。如图1所示，为现有技术中芯片的测试模式实现方案示意图，该芯片在包括功能电路和功能压焊块外，还包括测试压焊块111和与测试压焊块111相连接的熔丝121，测试压焊块111是外部测试模式使能端口，外部测试模式使能信号由该端口直接输入到芯片内部。例如，在测试压焊块111上加载逻辑1电平，则外部测试模式使能信号有效，芯片进入测试模式，在测试压焊块111上加载逻辑0的电平，则外部测试模式使能信号无效，芯片不进入测试模式。在芯片测试结束之后，在测试压焊块111上加载一个比工作电压还要高的电压，产生的热量可以将与测试压焊块111相连接的熔丝121烧断。这样，即使在测试压焊块111上加载逻辑1电平，也无法使芯片进入测试模式。

随着微电子技术的发展，熔丝方案已经不再有效。首先，由于熔丝结构所占面积较大，而且熔丝上没有其他层金属覆盖，因此在光学或电子显微镜下，很容易找到熔丝的位置。然后，通过使用聚焦离子束(Focused Ion beam，简称：FIB)的技术，很容易重建被烧断的熔丝结构。一旦烧断的熔丝被重建，就可以通过控制管脚来使芯片进入测试模式。

再参见图1，如果使用多个熔丝，假设有n个熔丝121、122…12n，对应需要多个测试压焊块111、112…11n，n为大于或等于2的自然数。在熔丝没有被烧断之前，从n个测试压焊块输入n位逻辑值，并与预设的n位期待值比较，当二者相同时，允许芯片进入测试模式。测试结束之后，所有熔丝或部分熔丝被烧断，加载在n个测试压焊块上的逻辑电压无法到达芯片内部，内部控制电路将禁止芯片进入测试模式。这种方法增加了编码数量，在一定程度上可以提高测试模式的安全性，但是十分有限。

首先，FIB重建熔丝的工作量只是线性增加而已。其次，熔丝面积较大，芯片面积开销加大，而带来的编码数量提高程度有限。假设有n个熔丝，那么预设的期待值只有n位，与熔丝数量相同，预设的n位期待值共有2ⁿ种可能取值。如果n不够大，那么在一定时间内通过穷举的方法即可试出正确的配置值。

发明内容

本发明提供一种芯片及其测试模式保护电路和方法，用以实现大大提高进入芯片的测试模式的难度，从而提升芯片的安全性。

本发明提供一种芯片的测试模式保护电路，包括：

动态信号产生器，设置在所述芯片中，用于生成随机的第一动态信号，根据所述第一动态信号，生成第二动态信号，其中，所述第一动态信号的位数为n，所述第二动态信号的位数为m，m和n为大于或等于2的自然数；

有效金属线，设置在所述芯片的划片槽中，用于将所述第一动态信号从所述芯片中延伸至划片槽，将由所述第一动态信号驱动的第三动态信号从所述划片槽反馈回所述芯片中，其中，所述第三动态信号的位数为m；

动态信号比较器，设置在所述芯片中，用于接收所述第二动态信号和所述第三动态信号，将所述第二动态信号与所述第三动态信号进行比较，生成测试模式控制信号；

控制电路，设置在所述芯片中，用于根据所述测试模式控制信号和外部测试模式使能信号，生成内部测试模式使能信号，使得所述芯片根据所述内部测试模式使能信号确定是否进入测试模式。

本发明还提供一种芯片的测试模式保护方法，包括：

在所述芯片中，生成随机的第一动态信号，根据所述第一动态信号，生成第二动态信号，其中，所述第一动态信号的位数为n，所述第二动态信号的位数为m，m和n为大于或等于2的自然数；

通过在所述芯片的划片槽中设置有效金属线，将所述第一动态信号从所述芯片中延伸至划片槽，将由所述第一动态信号驱动的第三动态信号从所述划片槽反馈回所述芯片中，其中，所述第三动态信号的位数为m；

在所述芯片中，将所述第二动态信号与所述第三动态信号进行比较，生成测试模式控制信号；