[发明专利]高压信号产生电路、防信息泄密的编程系统及方法

说明书

本发明提供一种高压信号产生电路、防信息泄密的编程系统及方法，包括：高压信号产生模块，产生高压信号，并输出高压信号的值与预设值的比较结果；控制模块，基于比较结果产生反馈控制信号；反馈电流产生模块，基于反馈控制信号及输入数据产生相应的反馈电流；电流反馈模块，基于控制信号将反馈电流反馈至高压信号的输出端。本发明应用于非易失存储器中，不需要增加额外的时序要求，非易失存储器操作时序清晰明了，兼容性好；仅仅增加了规模较小的逻辑电路，不需要增加额外算法电路对输入数据进行处理，降低了芯片设计的复杂度，优化了芯片面积，进一步降低了产品的研发成本。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，特别是涉及一种高压信号产生电路、防信息泄密的编程系统及方法。

背景技术

随着数据吞吐量不断上升以及系统低功耗要求，系统级芯片(SOC)对存储器的需求越来越大。据预测，到2025年，约90％的硅片面积将被具有不同功能的存储器所占据，嵌入式存储器将成为支配整个系统的决定性因素。非易失存储器(eflash memory)以其掉电不丢失数据特性日益成为嵌入式存储器中不可或缺的重要组成部分。它在改善系统性能，提高芯片可靠性，降低成本与功耗方面都起到了积极地作用。非易失存储器中通常存储程序代码以及应用数据，由于系统级芯片应用场合广泛，非易失存储器需要支持多次擦写以便不同程序代码以及应用数据重新写入，用以支持不同应用场合实际需要。由于应用程序以及应用数据通常是具有知识产权的数据包，因此在非易失存储器过程中数据交互过程防止数据信息泄露，日益成为一个迫切的设计需求。非易失存储器数据交互通常发生在数据写入以及数据读出阶段，由于数据读出时间宽度一般是ns级，数据写入时间宽度较数据读出时间宽度较长，一般是us级或者ms级，数据写入阶段数据信息更容易被第三方监控，因此，在非易失存储器数据写入过程中加入防数据信息泄密方法具有十分重要的现实意义。

非易失存储器通常利用MOS管介质层中存储的电荷量改变MOS阈值电压，从而改变MOS管导通特性，进而表征写入数据。如图1所示，非易失存储单元的编程广泛采用热电子注入机制；通常有一偏置高压信号加在器件的漏端，源端电子在横向电场的作用下加速向漏端运动，到达夹断区时，其高电场使得电子被很快加速，其中有些电子在纵向电场(栅极电压)作用下，穿过SIO₂介质层注入到浮栅中。热电子注入优点在于在浮栅和衬底之间薄的氧化层上并没有施加较大的应力，反复操作后的可靠性高；编程时间较短，一般为us级。缺点在于产生较大的高压信号电流负载，通常高压信号由非易失存储器中内置的电荷泵生成，高压信号大电流负载导致电荷泵功耗较大，从而导致整体电路擦写功耗较大。

对图1的存储单元采用热电子注入方式进行编程，假设当写入数据“1”时，其编程电流10uA/bit，而当写入数据为“0”时，理论上编程电流0uA/bit；在不同数据格式下32位宽数据写入条件下电荷泵功耗信息如表1所示，电荷泵效率公式：(V_pp×I_Vpp)/(V_pwr×I_pwr)＝η，其中，Vpp为输出的高压信号的电压，一般为10V；I_Vpp为输出的高压信号电流负载；Vpwr为电源电压，一般为1.5V，通常电荷泵效率η约为30％，基于上式可计算得到电源电流负载Ipwr。

表1

从表1可以看出，不同数据格式写入时功耗有明显区别，因此当第三方监控电源功耗时，针对不同功耗信息就可以大致推算出数据格式中“0”和“1”数目，对数据的二次解密提供确定的数据信息线索，导致具有知识产权的应用程序以及应用数据信息泄露，因此在非易失存储器设计中增加防数据信息泄密的写数据方法是十分必要的。