[发明专利]一种片上系统单芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种片上系统单芯片，尤其涉及一种即能用作大容量独立式存储器又能作为大容量智能卡使用的片上系统单芯片及其工作方法。

背景技术

对于传统的智能卡芯片来说，一般采用接触式接口(比如7816接口)，和其它非接触式接口(如蓝牙接口，射频接口等等)，如图1所示。整个芯片中至少有一个微控制器(MCU)，或一个蓝牙接口(BT)，或一个射频接口(RF)，一个只读存储器(ROM)，一个静态随机存储器(SRAM)，一个电可擦可编程只读存储器(EEPROM)，或一个7816接口和安全模块。其中只读存储器用作引导区，里面存放的有芯片操作系统及引导程序，静态随机存储器用作数据区，存放临时数据，电可擦可编程只读存储器用来存储个人机密信息，但容量不会太大。存储在电可擦可编程只读存储器中的信息一般采用3DES，AES或者RSA等的加密方式加密后与外通信，这样可以防止存储的信息被盗取，提高了信息的安全性。这种智能卡芯片大多采用180nm、130nm和90nm的工艺，然而随着用户个人信息越来越多，电可擦可编程只读存储器为了实现存储更多的信息，只能把容量不断做大。但是在180nm、130nm和90nm的工艺下电可擦可编程只读存储器尺寸相对于先进工艺下实现的等容量非易失性存储器较大，如果把其容量增大，这样整个芯片面积会大大增加，成本随之也增高。为了实现存储更多的数据信息，现在用的最多的是一种高密度存储智能卡，设计结构一般是两颗芯片堆叠而成，如图2所示。上面一颗芯片即如图1描述的传统低容量智能卡芯片，下面的一颗芯片是在先进工艺上实现的独立式大容量存储器，接口大多为串行方式(SPI或SQI)，用来存储个人信息比如指纹，账户，密码等等。

接口为串行传输方式(SPI或SQI)的大容量独立式存储器是一种可重复擦写操作的存储器，其机构如图3所示。接口为SQI或SPI，微控制器通过地址和数据总线访问程序存储器，静态随机存储器和寄存器组，寄存器组经过高压控制逻辑访问存储器阵列。数据信息都被存储在存储器阵列中，存储器阵列不仅可以被重复擦写而且容量也很大。

这样的一个智能卡，对于用户来说虽然可以存储更多的用户信息，但是存在安全隐患。别人可以通过解剖芯片，测试大容量存储器的接口，就可以得到存储器里面的个人信息，造成信息流失。

高密度存储智能卡因为采用的是上下两颗芯片堆叠而成的方式，所以封装后的智能卡是比较厚的。然而对于当前的数字化信息时代来说，消费类电子产品只有具有多功能，体积薄而小才具有竞争性，比如智能手机，3D电视机，做的越来越薄。显而易见，厚的智能卡也需要改进设计，往多功能且薄的方向发展，才能满足用户需求。

上下两颗芯片堆叠而成的智能卡增加了成本。因为此智能卡是两颗芯片堆叠而成，每颗芯片在封装前都会做产品验证，测试，然后再对两颗芯片堆叠后的产品做测试。这比正常的单颗芯片，多了2次验证，测试过程，不仅花费了更多的时间和人力，而且同时还增加了成本。封装时，先把上下两颗芯片之间的引脚封装到一起，然后再把对外输入和输出引脚单独拉出来。这样的封装相对于单芯片封装来说多了一道封装工艺，使封装的成本也加大了。

本发明提出了一种即能用作大容量独立式存储器又能作为大容量智能卡使用的片上系统单芯片及其工作方法，该设计可以解决上述所有的问题。

发明内容

本发明的目的是为了使智能卡不仅能存储更多的信息数据，而且存储的信息数据不易被盗取，同时使智能卡做薄，提出了一种即能用作大容量独立式存储器又能作为大容量智能卡使用的片上系统单芯片及其工作方法。

本发明提出了一种片上系统单芯片，包括微控制器，其用于处理系统数据；智能卡传输接口，其与所述微控制器连接，用来传输智能卡数据；大容量独立式存储器串行传输接口，其与所述微控制器连接，用来传输存储器数据；存储单元，其与所述微控制器连接，用来存储用户数据、大容量智能卡芯片应用的操作系统数据和大容量独立式存储器应用的操作系统数据；选择单元，其控制所述智能卡传输接口和所述大容量独立式存储器串行传输接口的工作状态。

其中，所述智能卡传输接口、所述大容量独立式存储器串行传输接口和所述存储单元分别通过系统总线连接在所述微控制器上；所述选择单元根据选择的工作模式选通所述智能卡传输接口或所述大容量独立式存储器传输接口，同时所述微控制器加载相应的操作系统数据实现大容量智能卡或大容量独立式存储器。