[发明专利]一种有源屏蔽布线的检测电路

说明书

技术领域

本发明属于芯片的安全防护检测技术领域；特别涉及有源屏蔽布线安全芯片中的检测电路。

背景技术

通过有源屏蔽布线，防止FIB（Focused Ion Beam，聚焦离子束）攻击在芯片的物理防护技术中得到了广泛的应用。对于屏蔽线的检测方式，有多种的实现方式，但是大多只能检测FIB造成的屏蔽线断路，或是极大范围的短路，而不能有效的检测出屏蔽布线遭到的小段屏蔽线的旁路改变。物理防护的安全性要求屏蔽线检测电路能够有效的检测出屏蔽布线的旁路改变。

目前，屏蔽线的检测方式主要有比较电荷、比较电势、比较延时和比较信号完整性四种。其中比较电荷的原理是，FIB操作过程中的离子会使得屏蔽线上积累电荷，电荷积累到一定程度会破坏芯片中的薄山氧化层MOS管，使得检测电路的输出信号为固定的高或低点评。其缺点是需要工艺的支持，并且需要确定栅氧化层厚度。比较电势的方式为，屏蔽线与上拉或下拉电阻分压，若屏蔽线被破坏，则输出信号被上拉或下拉电阻拉高或者拉低，造成输出信号的翻转。第三种方式是计算屏蔽线引起的延时大小，与屏蔽线未遭破坏时的延时大小进行比较，如果延时大小发生改变则认为屏蔽线遭到了破坏。第四种方式被称为信号完整性检测或物理完整性检测，具体方式为给屏蔽线随机的输入数据，比较不同频率下，屏蔽线的输出与源随机输入信号是否一致，若不一致，则认为屏蔽线遭到了改变。其本质上仍是比较延时。第二、三、四种检测方式的缺点是检测精度较低，很难检测出FIB造成的屏蔽线旁路处理。

屏蔽线一般覆盖较大的芯片面积，需采用多根布线。屏蔽线具有一定的阻值，可以将其看作电阻。FIB旁路沉积新的金属线，造成屏蔽线的阻值增大，通过检测屏蔽线的阻值可以确定屏蔽线是否被改变。

目前，申请者还没有看到国内外关于屏蔽线阻值比较的检测电路的研究。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之后，提出一种有源布线的检测电路，该电路适用于有源屏蔽布线的芯片物理防护检测，利用屏蔽线构成反相放大器，将阻值转化为电压，放大电压值并通过A/D转换器将屏蔽线的阻值转化数字编码，比较编码值从而确定芯片未遭到攻击。

本发明提出的有源屏蔽布线检测电路，其特征在于，该电路包括第一级放大器Ⅰ、储值电路Ⅱ、第二级放大器Ⅲ、A/D转换器Ⅳ、CPU控制器Ⅴ、一次写入存储器Ⅵ以及比较器Ⅶ；其中，第一级放大器由第一放大器AMP1、多个开关及多根被检测的屏蔽线R0、R1、…、Rx、…、Rn-1组成，其中屏蔽线Rx分为Rr和Rx-Rr两段；第一级放大器输入端接直流电压源，多个开关分别一一对应地连接多个屏蔽线的一端以及第一放大器AMP1的输出端；储值电路由电容器C和开关Sn组成，储值电路的电容C的一端接第一级放大器的输出端，另一端接开关Sn和第二级放大器的正输入端；储值电路的开关Sn的另一端接共模电平Vref1；第二级放大器由第二放大器AMP2和两个分压电阻Ra、Rb组成，第二级放大器的分压电阻Ra一端接第二放大器AMP2的输出端，分压电阻Ra的另一端接第二放大器AMP2的反相输入端；分压电阻Rb一端接第二放大器AMP2的反相输入端，分压电阻Rb的另一端接共模电平Vref1；A/D转换器的输入端接第二级放大器的输出端；A/D转换器的输出端与比较器的输入端连接；CPU控制器分别与第一级放大器和一次写入存储器连接，CPU控制器产生的控制信号用来选择开关S0～Sn-1和一次写入存储器中的阈值；一次写入存储器与CPU控制器以及比较器连接；比较器的输入端分别与一次写入存储器的输出端和A/D转换器的输出端相连；比较器的输出为整个电路的输出。

所述第一级放大器的屏蔽线Rx的Rr段长度为整个屏蔽线Rx长度的1/N，N的取值一般为2～50间的实数；屏蔽线Rx（0≤x≤n-1）为由开关选通的多根屏蔽线R0、R1、…、Rn-1中的一根。

本发明是一种将屏蔽线的阻值转化为电压，并将先后得到的两个电压相减取差并经过放大，进一步转化为数字编码的技术。通过开关控制，将一根屏蔽线对应的开关导通时第一级放大器的输出电压存储在电容C上，并与下一根屏蔽线对应的开关导通时第一级放大器的输出电压相减，这个电压差通过第二级放大器的放大，最终被A/D转换器Ⅳ将电压转换为数字编码，并与相应的阈值进行比较，比较结果送给CPU，以便使CPU采取相应的措施，清除存储器内容、产生中断或者复位。

本发明的特点及有益效果