[发明专利]用于安全存储器装置的电压毛刺检测和防护电路

说明书

提供了一种电压毛刺检测和防护电路及方法。通常，电路包括电压毛刺检测块(GDB)和系统复位块，该系统复位块耦接至GDB以在检测到电源电压(VDD)中的电压毛刺的情况下生成复位信号，从而使芯片中的包括该电路的装置复位。GDB包括耦接至锁存器的电压毛刺检测器。电压毛刺检测器检测电压毛刺，并且向系统复位块和锁存器生成PULSE。锁存器接收PULSE，并且向系统复位块生成PULSE_LATCHED信号，以确保不管PULSE的宽度如何都生成复位信号。在一个实施方式中，锁存器包括滤波器和采样保持电路，以在至GDB或锁存器的电压由于电压毛刺而下降至最小电压以下的情况下向锁存器供电，并且确保PULSE_LATCHED信号被耦接至系统复位块。

相关申请的交叉引用

本申请是于2021年4月27日提交的美国非临时申请第17/241,447号的国际申请，该美国非临时申请根据35U.S.C.119(e)要求于2020年7月7日提交的美国临时专利申请第63/048,975号的优先权，所有这些申请在此通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开内容总体上涉及安全存储器装置，并且更具体地，涉及电压毛刺检测器以及用于操作该电压毛刺检测器以检测和防止安全存储器装置中的边信道电压毛刺攻击的方法。

背景技术

图1是示出安全芯片100上的边信道电压毛刺攻击(SCA)的示意性框图。参照图1，在SCA中，黑客使用外部硬件102在芯片的电源电压106上引起电压毛刺104，以使芯片上的模拟和/或数字电路和元件在不稳定或异常条件下工作，这可以使得攻击者能够访问存储在安全芯片的存储器108中的机密数据，例如加密密钥等。所谓的电压毛刺意指电源电压从标准互补金属硅(CMOS)电压电平非常快速、非常短暂地降低至0V或负电压，随后类似地快速返回至电源电压。如图1所示，电压毛刺104可以致使来自电源电压106的输出电压例如从标准CMOS电压(V_STD)下降至最小CMOS电压(VDD_MIN)以下达短到约20ns的时间。对于许多安全系统，并且特别是对于包括具有安全非易失性或闪存的安全芯片100的系统，SCA已经成为重要问题。

具有存储器的现有安全芯片或系统通常包括常规复位电路200，复位电路200包括一个或多个块或电路以检测不同事件或者电力电压或功率的变化。例如，图2所示的复位电路200包括慢时钟电压检测器(慢CLK检测器202)、CMOS电平检测器206，并且包括欠压检测器(BOD 208)。慢CLK检测器202被设计成检测第一电源电压(VPWR)的下降，并且向上电/断电(PU/PD)控制器204发出信号，以降低CMOS器件的时钟速度以进行补偿。CMOS电平检测器206检测在第一速率或斜率下发生的第二(主)电源电压(VDD)的较大下降，并且向PU/PD控制器204发出信号，以执行安全芯片上或使用复位电路200的安全系统中的所有模拟和数字装置的完全系统复位。CMOS电平检测器206的主要目的是向PU/PD控制器204发出电源电压高于CMOS电平的信号。CMOS电平检测器以使得其能够在电源电压下降至CMOS电平以下约15μsec时启动完全系统复位的方式实现。CMOS电平检测器206的主要目的是向PU/PD控制器204发出电源电压高于CMOS电平的信号，但这并不指示电压足够高以满足全部功能或性能，因此更准确的BOD用于该目的。BOD 208被设计成检测在比CMOS电平检测器206在更短的持续时间和更高的电压斜率下发生的VDD的较小电压降，并且向PU/PD控制器204发出信号，以执行芯片上的模拟和数字装置(包括安全数据域中的至少一些装置，例如至少一些芯片上存储器)的部分系统复位。在启动复位之前，CMOS电平检测器206和BOD 208两者在CMOS电平检测器或BOD的跳变点处或以下都需要长于300ns的断电时间(tpD)。因此，CMOS电平检测器206和BOD 208两者通常具有相对慢的响应，该响应时间太长则无法检测快速SCA的20ns毛刺。