[发明专利]一种模拟eFuse的电路模型及基于eFuse的模拟方法

说明书

本发明提供了一种模拟eFuse的电路模型及基于eFuse的模拟方法，电路模型包括：初始化模块，配置用于将寄存器空间中所有比特位均设置为第一比特位状态；同步写逻辑模块，配置用于接收写操作指令，并基于写操作指令且根据第一输入地址信号将寄存器空间中相应的比特位的第一比特位状态写为第二比特位状态，以得到固定寄存器空间；同步读逻辑模块，配置用于接收读操作指令，并基于读操作指令将第二输入地址信号输出；以及同步保持模块，配置用于接收读地址指令和第二输入地址信号，并基于读地址指令且根据第二输入地址信号利用固定寄存器空间输出比特序列，以使外部器件对比特序列进行验证。本发明满足了对eFuse中待烧写的二进制序列进行提前验证的需求。

技术领域

本发明涉及芯片技术领域，尤其涉及一种模拟eFuse的电路模型及基于eFuse的模拟方法。

背景技术

芯片安全启动是为了保证芯片只运行用户指定的程序。在芯片的安全启动流程中，需要逐级进行软件签名的校验，形成安全启动链，任何一个环节的签名校验不通过都会终止芯片启动。安全启动链中最初执行签名校验的软硬件实体，需确保自身的合法以及未被篡改。该实体即为芯片的启动信任根。启动信任根可以是固化在ROM(Read-Only Memory，只读存储器)中的一段代码，这段代码在芯片制造环节固化到芯片中，芯片制造完成后，软件不可更改。在芯片的上电初始化过程中，最先执行这段ROM中的代码，并由这段ROM代码执行后续的软件签名校验。

一般来讲，芯片有一个用于启动只读存储区的Boot ROM(是嵌入处理器芯片内的一小块掩模ROM或写保护闪存)，硬件的设计会保证芯片加电启动一定是从这个只读的甚至不可见的Boot ROM里执行。

所有支持安全启动的芯片都会有一个固化在芯片中的Boot ROM程序。芯片在通电之后执行的第一条指令就在Boot ROM的入口。Boot ROM拥有最高的执行权限。它将初始化安全启动的安全机制，加载安全启动密钥、从Flash(闪存)加载并验证First StageBootloader(FSBL，第一阶段引导加载程序)，最后跳转进FSBL中。Boot ROM是完全只读的，这个在芯片出厂时就被写死了。Boot ROM通常会被映射到专用的一块内存地址中。

所有支持安全启动的芯片都会有一块很小的一次性编程储存模块，我们称之为eFuse(一次性可编程存储器)，因为它的工作原理跟现实中的保险丝类似。芯片在出厂后，这块eFuse空间内所有的比特位都是“0”，如果向一个比特位烧写为“1”，就会彻底固定这个比特位，再也无法改变它的值，也就再也写不成“0”了。

eFuse的容量一般在1KB左右，芯片装入产品后，一般都要烧写一段特定的二进制序列到eFuse，用于开发、测试和生产。Boot ROM会读取eFuse中烧写的二进制序列，判断当前的运行模式，解析出芯片的配置信息，初始化芯片内部的各个模块，实现安全启动。eFuse只能被烧写一次，将期望烧写的比特位烧写为“1”，其余比特位保持为“0”。如果读取烧写后的值不为“1”，则烧写失败，该过程不可逆。

由于eFuse只可以烧写一次，如果不熟悉流程，或者二进制序列和软件编写设计出错，会导致芯片无法正常使用。因此烧写eFuse必须十分谨慎，尽量在烧写eFuse前，把需要验证的二进制序列验证通过，最后再在真正的eFuse中烧写对应的二进制序列。

芯片中待烧写入eFuse的二进制序列，可以借助FPGA(Field Programmable GateArray，现场可编程逻辑门阵列)原型平台进行验证。FPGA原型验证是基于FPGA的一种芯片验证方式，一般是在前端RTL(Register Transfer Level，寄存器转换级)设计和RTL仿真阶段完成之后，芯片流片之前，在FPGA原型上尽可能的验证芯片的各项功能。借助FPGA原型提供验证平台，模拟芯片的行为，可以帮助硬件开发者和软件开发者共同提升工作效率。