[发明专利]一种可防止改写的非挥发存储器的写保护电路

说明书

本发明属于半导体存储器技术领域，具体为一种可防止改写的非挥发存储器的写保护电路。本发明的写保护电路结构包括：双单元构建的存储位，数据控制逻辑模块，用于根据待写入数据决定开启双单元的左单元还是右单元的写通路；受同一个列选择信号控制的2个列选择晶体管，栅极分别受写控制信号控制的2个写通路控制晶体管，栅极均受预读控制信号控制的2个预读控制晶体管，电流源，比较器，锁存器，写驱动电路，写控制信号产生电路，其输入是写使能信号，其输出一是预读控制信号和写控制信号。本发明还提出针对写保护电路结构的写操作流程。本发明针对基于双存储单元构建存储位的一次编程存储器，可防止恶意或无意的改写破坏，为敏感数据提供了高安全的存储方案。

技术领域

本发明属于半导体存储器技术领域，具体涉及一种非挥发存储器写保护电路，特别涉及一种针对一次编程非挥发存储器的可防止篡改的写保护电路。

背景技术

信息时代，在信息技术给人们提供便利的同时，也带来了一个严峻的问题，那就是信息安全，尤其是敏感数据的安全性问题，其中敏感数据的安全存储是保证安全性的关键。

半导体存储器使用0或者1的数据组合来存储信息，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。由于大多数敏感数据需要永久存储，因此多存储在系统中的非挥发存储器中。因此从非挥发存储器写电路的角度，防止敏感数据被改写破坏成为关键问题。

其中，一次编程存储器(One-time Programmable, OTP)技术，由于其特征是单次编程操作，即第一次编程后就不能再次编程，这种状态改变的不可逆，使其具有一定的防止改写的优势，通常用于存储各种类型的敏感数据和安全信息，例如密钥、设备序列号、制造标示，以及其它敏感数据等等。

但是攻击者可能会再次写入以篡改破坏，或者偶然的误操作会导致改写破坏。由于这些OTP存储器中通常存储很关键信息，数据被改写破坏会带来系统工作异常。因此提出防止恶意改写或者偶然误操作改写的非挥发OTP存储器的写保护技术很有必要。

在现有技术中，美国专利US7817456B2提出一种针对掩膜编程ROM的写保护电路技术，如图1所示。一个编程锁定电路102，禁止对已编程过的存储行再次编程以破坏数据。该专利所针对的是从反熔丝（Antifuse）OTP存储单元转变的掩膜编程ROM的写保护。编程锁定电路102中有掩膜编程晶体管112、113、114等，一旦整个存储器被掩膜编程过后，这些掩膜编程晶体管也处于导通状态，将掩膜编程ROM的字线通过控制晶体管115连接到地，从而将高压产生电路101产生的高压编程信号旁路掉，避免对已编程存储行的再次写入。

由于该技术是针对掩膜编程ROM的写保护，并不适用于OTP存储器。因为在制造阶段将掩膜晶体管打通之后，跟掩膜晶体管相连的整行都不能进行写入。而OTP是保留用户在使用阶段还可编程一次的能力，其灵活性大大高于掩膜编程ROM，因此不能采用该专利中将写电压完全屏蔽掉的方法。

随着新型存储器的发展，例如阻变存储器、相变存储器、铁电存储器、磁存储器等，越来越成为非挥发存储器领域的潜力替代者。使用上述新型存储器实现OTP存储器，以存储具有较高安全性的数据，成为一个重要领域。现有技术中，中国专利公开号CN1764982A、CN1795512A等提出了由新型存储器的双存储单元构建存储位的技术，以提高存储器的抗工艺波动能力和操作可靠性，在所提的基于双单元的存储位中，如果一个处于导通态，一个处于非导通态，则能正常存储0或者1，如果两个单元处于相同的状态，则认为存储的无效数据。