[发明专利]半导体管芯布置的指纹识别

说明书

提供了一种管芯布置（10、20）以及用于监测所述管芯布置（10、20）的方法（70）。所述管芯布置（10、20）包括多个管芯（30‑1、30‑2、30‑n）、以及在所述多个管芯（30‑1、30‑2、30‑n）之间延伸并穿过所述多个管芯的物理互连结构（31）。物理互连结构（31）被布置成用于向物理互连结构（31）上承载的数字信号赋予不可预测但可再现的性质。所述管芯布置（10、20）进一步包括用于监测所述数字信号的性质的监测逻辑（32）。这使得能够检测对半导体管芯（30‑1、30‑2、30‑n）彼此之间的拓扑布置（10、20）的篡改。

技术领域

本发明的各种实施例涉及一种半导体管芯布置以及用于监测半导体管芯布置的方法。各种实施例特别地涉及这种管芯布置和对应的监测方法，该监测方法使得能够检测对多个半导体管芯彼此之间的拓扑布置的篡改。

背景技术

在工业环境中，如控制单元、工业PC、IoT和边缘设备这样的嵌入式设备承担着重要的任务，诸如例如控制或监测技术过程，并且在这样做的时候经常执行关键性功能，特别是关于数据和信息安全来执行关键性功能。

另外，这些设备越来越网络化，例如用于远程控制、或用于诊断和分析，作为过程的随后优化的基础。在工业系统中，对嵌入式设备的现场使用经常会持续较长的时段，例如10-20年或者有时甚至30或40年，在该时段期间，这些设备会暴露于不断改变的环境和潜在的安全攻击。

对这种设备的硬件的特殊被动式和侵入式攻击（诸如，对集成电路的侧通道攻击/探测、故障注入、去封装和延迟）可能会导致安全关键性功能和数据被损害。

用于检测和防止这种攻击的典型反作用措施（counteractive measure）通常仅保护个体集成电路或管芯，这些反作用措施例如钻孔保护（金属丝网（wire mesh））、使用环氧树脂对管芯/封装进行包覆成型、使用安全熔丝、使用篡改传感器（检测温度、电压水平、时钟信号性质、光和/或辐射方面的安全关键性改变）、监测电流消耗或电磁辐射、或使用物理不可克隆功能PUF（physical unclonable function）。

发明内容

鉴于以上内容，在本领域中存在对于检测对半导体管芯彼此之间的拓扑布置的篡改的需要。这同等地涉及相同集成电路IC封装（例如，多芯片模块MCM、或系统级封装SiP）内的管芯布置，涉及印刷电路板PCB上的具体管芯布置，或者涉及它们的组合。

本发明的这些基本目的均通过如独立权利要求所限定的一种管芯布置以及用于监测管芯布置的方法来解决。在从属权利要求中阐述了本发明的优选实施例。

根据第一方面，提供了一种管芯布置。所述管芯布置包括：多个管芯；物理互连结构，其在所述多个管芯之间延伸并穿过所述多个管芯，并且被布置成用于向物理互连结构上承载的数字信号赋予（impart）不可预测但可再现的性质；以及监测逻辑，用于监测数字信号的性质。

物理互连结构可以包括导电结构。

监测逻辑可以被布置成用于对照数字信号的特性参考数据来监测数字信号的性质。

监测逻辑可以被布置成用于监测数字信号的语义性质。

监测逻辑可以被布置成用于监测数字信号的眼图张开度（eye opening）。

物理互连结构可以形成环形振荡器RO结构；并且监测逻辑可以被布置成用于监测数字信号的振荡频率。

特性参考数据可以是经机器学习的。

可以使用硬编码规则来确定特性参考数据。

可以在减少时变环境因素的同时来确定特性参考数据。

监测逻辑可以包括针对特性参考数据的存储装置。

存储装置可以包括受保护的存储器区域和一个或多个芯片熔丝中的至少一个。