[发明专利]具有防篡改保护的集成电路及其方法

说明书

公开了具有防篡改保护的集成电路及其方法。集成电路包括具有多个状态电路的篡改传感器。多个状态电路中的每一个具有提供相应逻辑状态的相应输出。当正确操作时，相应的逻辑状态响应于时钟信号而被切换。相应的逻辑状态无法响应于相应的故障注入来切换。篡改传感器具有响应于多个状态电路的相应逻辑状态的差异来提供故障信号的输出。另外，集成电路包括受保护电路以及篡改响应电路。篡改响应电路连接到篡改传感器以及受保护电路。篡改响应电路响应于故障信号来执行保护操作以保护受保护电路。

技术领域

本发明总体上涉及安全电路，更具体而言，涉及用于安全集成电路的防篡改保护电路。

背景技术

黑客试图获得对诸如智能卡控制器之类的密码集成电路的访问，来试图窃取有价值的用户数据、密码等。黑客使用的一种技术是注入电气故障以使得电路以可供黑客访问集成电路的存储器和其它资源的方式故障。故障注入是对安全电路的严重威胁。存在多种用于在密码电路内注入故障的方法。这些方法中有激光、电压和电磁(EM)故障注入。激光故障注入由于其高空间和时间分辨率而成为流行的方法。然而，使用激光进行故障注入具有局限性。用于在芯片中路由信号的金属层数量的增加以及不断进步的对策增加了激光攻击的低效性。还通过将电压尖峰直接注入到目标集成电路的衬底中来利用电压尖峰注入。电压尖峰注入相对于尖峰的强度产生地弹(ground bounces)或电压降。经由目标电磁脉冲的EM故障注入更通常地用于意图破坏集成电路内的逻辑电路行为的有针对性的攻击。

已知两种类型的EM注入平台被安装以将故障引入到电路中。谐波EM注入平台产生可被调制以产生故障的正弦EM波。谐波EM注入可能干扰集成电路的内部时钟的行为，并且偏置真正的随机数发生器。另外，已表明用高压脉冲发生器和注入器产生的EM脉冲(EMP)注入创造从密码分析的角度可利用的故障。EMP注入在期望的时间和目标集成电路上的位置产生单个但强大的EMP，该EMP在目标集成电路的电源接地网络中产生突然的电流，从而产生电压降、地弹和定时故障。这些故障注入形式中的每一种都难以防御。随着设备在我们的环境中变得更小且更普遍，易受安全漏洞影响变得越来越重要且更难以应对。

附图说明

图1示出根据一些实施例的用于在电磁脉冲中断期间对集成电路进行密码认证的方法的流程图。

图2示出用于中断逻辑电路行为的电磁故障注入期间的内部电压振荡的时序图。

图3示出集成电路器件中的电磁脉冲感应磁场的图。

图4以框图形式示出可供黑客使用来实现图3的故障注入的电磁脉冲故障注入系统。

图5以图形形式示出电磁故障注入毛刺分析。

图6以框图形式示出根据一些实施例的示例性安全集成电路。

图7以框图形式示出根据一些实施例的保持时间和建立时间违规检测电路。

图8以框图形式示出根据一些实施例的保持时间和建立时间违规检测电路。

图9以框图形式示出根据一些实施例的用于检测故障注入的篡改传感器电路。

图10以图形形式示出图5的叠加视图以及根据一些实施例的集成电路上的篡改传感器电路分布。

图11以框图形式示出根据一些实施例的集成电路布局上的篡改传感器电路的分布。

在以下的描述中，在不同附图中使用相同的附图标记来表示相似或相同的部件。除非另有说明，否则词“耦合”及其相关联的动词形式包括通过本领域已知的方式的直接连接和间接电连接，并且除非另有说明，否则对直接连接的任何描述也暗示使用合适形式的间接电连接的替代实施例。

具体实施方式