CN105095949A - 使用存储器随时间的变化的时间管理 - Google Patents

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Abstract

时间管理器控制电路上的一个或多个定时功能。时间管理器包括数据存储器和时间计算器。所述数据存储设备存储在第一时间存储器单元的性能特性的第一表示。所述数据存储设备还存储在第二时间存储单元的性能特性的第二指示。所述时间计算器耦合至所述数据存储设备。所述时间计算器基于存储单元的性能特性从第一指示到第二指示的变化来计算第一时间和第二时间之间的持续时间。

Description

使用存储器随时间的变化的时间管理
背景技术
时间测量对于许多电子设备是重要的。许多电子设备使用规则的时钟信号来操作。电子设备的许多功能还依赖于电势信号来表示两个事件之间的时间推移多长。
电子设备典型地要求连续的功率以便保持规则的时钟信号。传统的设备利用来自外部源的功率或者来自电池或其他内部设备的功率来向定时电路供电。一旦断电，因为内部时钟不可用，大多数电子设备不能记住(keeptrackof)时间。
一种传统的解决方案是在断电之前在设备上记录数字时间戳。当再次通电时，可以将这种时间戳与受信任的外部时钟服务(可能来自于因特网)进行比较，所述外部时钟服务经由安全(加密)通信协议提供当前日期和时间。尽管这种方法可以用于计算持续时间，这种方法可能对于一些应用引入安全性弱点。具体地，服务器侧可能不可用于提供当前的时间戳。替代地，服务器侧可能会受到损害。此外，这种传统的方法向电子设备引入硬件和软件开销，从而引起额外的成本。
发明内容
公开了一种时间管理器的实施例。在一个实施例中，所述时间管理器控制电路上的一个或多个定时功能。时间管理器的实施例包括数据存储设备和时间计算器。所述数据存储设备存储在第一时间存储器单元的性能特性的第一表示。所述数据存储设备还存储在第二时间存储单元的性能特性的第二指示。所述时间计算器耦合至所述数据存储设备。所述时间计算器基于所述存储单元的性能特性从所述第一指示到所述第二指示的变化来计算第一时间和第二时间之间的持续时间。还描述了时间管理器的其他实施例和相应的系统。
还公开了一种集成电路。在一个实施例中，所述集成电路用在智能卡或其他便携装置中。所述集成电路的实施例包括：电力接口，用于向所述集成电路引入电功率。所述集成电路还包括：存储单元，用于存储数据信号。所述集成电路还包括：时间管理逻辑，耦合至所述存储单元。时间管理逻辑配置为基于在包括断电时间段在内的时间段内至少一个存储单元的性能特性的变化，来确定第一状态和第二状态之间的时间推移。还描述了集成电路的其他实施例和相应的系统。
还描述了方法的实施例。在一个示例中，所述方法包括：在电子设备上存储第一值。所述第一值对电子设备的断电时间段之前存储元件的性能特性加以表示。所述方法还包括在所述电子设备处获得第二值。所述第二值对所述电子设备的断电时间段之后的存储元件的性能特性加以表示。所述方法还包括在所述电子设备处推导持续时间。所述持续时间包括所述断电时间段。根据所述第一值和所述第二值之间的差异来推导所述持续时间。还描述了方法的其他实施例。
附图说明
根据结合附图的以下详细描述，根据本发明的其他方面将变得清楚明白，附图说明了本发明原理的示例。
图1示出了智能卡系统的一个实施例的示意性方框图。
图2示出了图1的半导体芯片的详细实施例的示意性方框图。
图3示出了图2的存储单元的详细实施例的示意性方框图。
图4示出了账户访问系统的一个实施例的示意性方框图。
图5示出了事件票的一个实施例的示意性方框图，所述事件票具有带时间管理功能的半导体芯片的实施例。
图6示出了电子存储设备的断电时间段期间的时间管理方法的一个实施例的流程图。
图7示出了计算持续时间的方法的一个实施例的流程图。
贯穿说明书，类似的参考数字可以用于表示类似的元件。
具体实施方式
应该易于理解的是如这里通常描述并且在附图中说明的实施例的部件可以按照多种不同的结构排列和设计。因此，如在附图中表示的各种实施例的以下详细描述并非易于限制本公开的范围，而只是表示各种实施例。尽管在附图中展示了实施例的各种方面，除非另有说明，附图并没有按比例绘制。
在不脱离本发明的精神及其关键特性的情况下，本发明可以按照其他特定的形式来实现。所描述的实施例应该看作在所有方面都只是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求而非详细描述来表示。落在权利要求的等价物的意思和范围内的变化都包括在权利要求的范围内。
贯穿说明书对于特征、优势和类似语言的参考并非表示应该或者在本发明的任意单独实施例中存在可以利用本发明实现的所有特征和优势。相反，表示特征和优势的语言应该理解为意指在本发明的至少一个实施例中包括结合实施例描述的特定特征、优势或特性。因此，贯穿该说明书，对特征和优势的讨论及其类似语言可以(但是不必)表示相同的实施例。
另外，本发明所描述的特征、优势和特性可以在一个或多个实施例中安装任意合适的方式进行组合。根据这里的描述，本领域普通技术人员应该认识到在不包括具体实施例的一个或多个特定特征或优势的情况下可以实现本发明。在其他情况下，在一些实施例中可以看到可能在本发明的所有实施例中都不存在的附加特征和优势。
贯穿本说明书对“一个实施例”、“实施例”或类似语言的参考意思是在本发明的至少一个实施例中包括将结合所示实施例描述的具体特征、结构或特性。因此贯穿该说明书，短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言可以(但是不必)都表示相同的实施例。
尽管这里描述了许多实施例，至少一些所述实施例使得能够在经历了一定时间段的电子设备中实现时间管理功能，而无需内部电源或者与外部电源的连接。这允许电子设备记住在断电状态期间经过的时间。
可以在多种不同类型的电子设备中实现时间管理功能的实施例。可以包括这种时间管理功能的电子设备的一些示例包括智能卡、非接触式卡、用户身份模块(SIM)卡、近场通信(NFC)标签、射频识别(RFID)标签等等。对于可以实现这里描述的技术的电子设备的一般类型没有什么限制。
在这里描述的实施例中，计算在电子设备的断电状态期间已经经过多少时间的能力对于提供增加的安全性级别和信息跟踪是有用的。例如，一些实施例可以用于针对一些时间监控相关的使用情况来增加电子设备的安全性级别。作为一个示例，一些实施例可以便于实现用于智能卡的基于时间的临时密码锁定(lockout)应用。作为另一个示例，一些实施例实现了针对票务(ticketing)的有效期限功能。其他实施例可以便于附加的安全措施、数据访问措施、到期定时(expirationtiming)措施等等。在可能结合这里描述的技术的实施例中的一般类型的应用没有限制。
在一个实施例中，在断电状态期间的时间段内使能连续时间跟踪的元件是相变存储器(PCM)单元。已编程非晶态的电阻随着时间单调递增。通过监视断电状态之前和之后(或者任意两个时间点，而与具体的断电状态无关)的电阻值并且将所述电阻值与其他电学性质(例如，电压和/或电流)相关，可以使用两个不同时间处电阻级别的差异计算时间的经过。这种行为可以跨越几个月的时间段。
在PCM的情况下，通常将单元电阻随时间的变化看作是不希望的衰退(degenerative)效应。这里描述的实施例利用这种衰退性质来实现有益的时间管理功能。其他技术类似地可以表现出时间依赖的行为，对于除了时间管理以外的目的而言，所述时间依赖的行为可以被看作是衰退的、良性的(benign)或者潜在有益的。将这种时间依赖的行为用于包括断电状态在内的时间段期间的时间管理可以简化硬件设计和/或简化或者甚至消除与从外部源获得精确的时间指示相关的安全性问题。
尽管这里描述的实施例具体地表示PCM，其他实施例可以实现为通常监视和使用存储设备的其他时间依赖的性质，以便基于存储设备的性质变化来估计时间的经过。
图1示出了智能卡系统100的一个实施例的示意性方框图。所示的智能卡系统100包括智能卡102和智能卡读取器104。通常，智能卡102存储数字信息，数字信息可以被发送至智能卡读取器104并且被智能卡读取器104读取。在一些实施例中，智能卡102还能够存储从智能卡读取器104发送至智能卡102的数据。
尽管用一些部件示出了所示智能卡系统100，并且描述为具有一定的功能，智能卡系统的其他实施例可以包括不同个数的部件以实现相同或类似的功能。例如，智能卡系统100的其他实施例可以包括多个智能卡102和/或多个智能卡读取器104。
所示的智能卡包括通信接口108和半导体芯片110。通常，通信接口108可以是任意类型的接触或非接触式接口，以便于将数据发射至智能卡读取器104或者从智能卡读取器104接收数据。在一个实施例，智能卡102是非接触式智能卡，并且通信接口108是天线，用于发射无线射频(RF)信号以向智能卡读取器104传输数据。尽管没有详细地示出，智能卡读取器104的实施例可以具有相应的硬件来实现与智能卡102以及可选地与其他电子设备的通信。
图2示出了图1的半导体芯片110的详细实施例的示意性方框图。所示的半导体芯片110包括电力接口112、数据接口114和数据处理设备(即，处理器)116。所示的半导体芯片110还包括具有多个存储单元120的存储设备118。半导体芯片110还包括存储器控制器122，存储器控制器122具有写入引擎124和读取引擎126以与存储设备118相互作用。所示的半导体芯片110还包括具有时间管理器130和时间计算器132的时间管理逻辑。尽管将所示半导体芯片110示出为具有特定部件，并且描述为具有特定功能，半导体芯片和相应系统的其他实施例可以包括更少或更多的部件来实现相同、更少或更多的功能。
在一个实施例中，电力接口112用作连接装置，通过所述电力接口将功率传输至芯片110的其他部件。在物理地连接至外部电源的接触式芯片中，电力接口112可以包括一个或多个导电端子。在没有物理地连接至外部电源的非接触式芯片中，电力接口112可以包括天线(与通信接口108类似或者相同)，以通过从智能卡读取器104或其他设备发射的RF信号接收功率。在一些实施例中，接触式芯片和非接触式芯片可以包括诸如电池或蓄电池(或者电容器或电感器)之类的内部电源，所述内部电源用作芯片110的电力接口112。
接触式芯片和非接触式芯片都可以具有断电状态。对于不具有内部电池(或者其他内部电源的)基于接触的设备，当在设备中不存在RF功率信号时，所述设备通常处于断电状态。在这种断电状态期间，不存在时钟信号(或者其他定时信号)来记住断电状态期间经历的时间。因此，所述设备在断电状态的一个时间段之后接收功率时重新建立基准时间。
在一个实施例中，数据接口114实现与智能卡读取器104的数据通信。数据接口114可以是用于非接触式卡(如图1所示)的天线108。替代地，数据接口114可以是一个或多个接触式端子以物理地耦接至智能卡读取器104的相应端子。在任意情况下，数据接口114可以实现输入数据、输出数据或者这两者的通信。对于针对数据接口114所实现的通信协议的类型没有限制。
在一些实施例中，在将功率和数据二者经由一个或多个RF信号提供给智能卡102的实施方式中，数据接口114还可以是与电力接口112相同的物理结构。
通常，处理器116是任意类型的数据处理设备或者数据处理设备的组合。处理器116执行指令以使芯片110实施操作。在一些实施例中，处理器116加载和执行操作系统，所述操作系统提供用于用户相互作用和/或系统通信的接口。处理器116还可以加载文件或其他数据结构管理系统，以管理在芯片110上存储的文件或其他数据结构。在一些实施例中，处理器116合并了时间管理逻辑128的一些或全部。芯片110的实施例不局限于处理器116的类型和/或可以由处理器116执行的处理功能。
芯片110的存储设备118可以是能够存储数据(或者规定数据值的表示)的任意类型的存储设备。存储设备118包括多个存储单元120。可以以任意配置来布置存储单元120。例如在一些实施例中，可以以比特、更大的物理块或页面来布置存储单元120。还可以按照与一个或多个物理块或者分组相对应的块或组来逻辑地布置存储单元120。
这里描述的实施例的至少一些实现了具有可以被监视和测量的时间依赖特性的存储单元120。可以表现出时间依赖特征的一种类型的存储技术是相变存储器(PCM，也称作各种其他类似的名称或首字母缩拼词，包括PCRAM)。可以将PCM单元编程为非晶态(amorphousstate)，在非晶态中电阻率随时间可测量地变化。可以按照相对精确的方式将这种电阻率变化与时间变化相关。
更具体地，当在时间t＝t0将PCM单元编程为非晶态时，PCM单元表现出初始电阻R(t0)，所述电阻根据以下公式随时间演化：
R(t)＝R(t0)(t/t0)α
在使用这一公式的一个实施例中，α是0.03和0.1之间的数字，并且R(t0)＝10MΩ。对于约t＝107秒的最大持续时间(等价于几个月)，电阻R(t)将从初始电阻R(t0)至多增大因子5。在这一示例中，信号范围与从10MΩ至50MΩ的电阻范围相对应。其他实施例可以表现出其他电阻值。
最小的预期噪声是热力学约翰逊-尼奎斯特噪声，所述噪声在室温下是1μV每√Hz带宽。因为测量电路(运算放大器)的最小输出噪声是约7nV/√Hz，所述噪声将受到电阻器本身的限制。
使用电流源来传递102nA的电流将到导致电阻器端子两端约1伏特的电压。因此在一些实施例中，对于1Hz的带宽，可以在约1μV/1Volt＝10-6的精度下实现电阻读数。这种实施方式得到了约10秒的定时精度。
根据以下公式，非晶态电阻不但是时间t的函数，还与温度呈指数关系：
R(T)＝R(t0)exp(EA/kT)
在这一公式中，EA是激活能，k是波尔兹曼常数，并且T是温度。正在一些实施例中，滤出这种温度依赖性。用于实现滤出温度依赖性的一种方式包括具有周围电路的温度传感器。用于实施的一种可能候选是绝对温度正比(PTAT)传感器。典型的PTAT传感器可以具有例如0.1℃的温度精度。温度传感器的这种精度级别可以影响电阻率精度(例如，产生10-5的相对电阻变化)。因此在这一示例中，可以将定时精度降低因子10，达到约102秒。
在一个实施例中，通过处理器116来控制存储器控制器122，以将数据写入到存储单元120并且从存储单元120读取数据。具体地，所示存储器控制器122包括写入引擎124，以执行操作来将数据写入到存储单元或者对存储单元120编程为对一个或多个数据值加以表示的状态。类似地，所示存储器控制器122包括读取引擎126，以读取数据或者获取与存储单元120的状态有关的特性。存储单元120的编程状态可以与芯片110内部的处理器116或其他数字处理部件的比特制(或者其他数字值)相关。写入引擎124和读取引擎126与存储单元相互作用的具体方式(例如，通过施加电压或者其他编程输入，并且控制存储设备118的输入和输出流)依赖于所采用的存储单元120的类型。对于已知的存储单元技术，存在已知的写入、读取和擦除协议。
时间管理逻辑128的一些或全部可以在处理器116内部实现。替代地，时间管理逻辑128的一些或全部可以在芯片110的存储器控制器122或其他部件内部实现。
时间管理逻辑128是通常用于确定在包括芯片110处于断电状态时的时刻在内的时间段上的持续时间的电路或部件。所示时间管理逻辑包括时间管理器130和时间计算器132。在一些实施例中，处理器116调用时间管理逻辑128来记录对一个或多个存储单元120在不同时间的特征加以表示的值。然后，处理器116调用时间管理逻辑128来计算与两个记录值之间的差异相对应的持续时间。
例如，时间管理器130可以记录在第一时间(例如，在断电状态之前)和第二时间(例如，在断电状态之后通电时)处存储单元120的电阻值。然后，时间计算器132确定记录的电阻值之间的差异。然后，时间管理器130使用计算的差异来确定第一时间和第二时间之间的持续时间。换句话说，时间管理器130使用断电状态之前和之后的电阻值差异来确定对于断电状态的时间推移进行估计的时间。
尽管前一个示例使用存储单元120的电阻值，其他实施例可以使用存储单元120的其他时间依赖的特性。时间管理器130存储的值的类型以及时间计算器132执行的相应计算可以依赖于在存储设备118内实现存储单元120的技术的类型。
在存储单元上存在一个或多个时间依赖的性质使得可以在包括断电状态在内的时间段内实现定时测量。具体地在PCM单元中，在存储单元的已编程非晶态下存在相变材料的电阻的向上漂移。从存储器可靠性的观点来看，这种性质通常不是想要的。然而，从时间管理的观点以及在诸如安全性改进的应用的实施例中，这种性质是重要的值。
在另外的实施例中，还可以使用相同存储单元的两个分离的时间依赖性质，并且基于每一种类型的性质来计算分离的持续时间。然后可以通过求平均或一些其他数学运算来合并那些分离的计算，以确定在统计上可能比任一种单独的时间更加精确的时间。
按照类似的方式，在一些实施例中，可以针对两个或多个单元测量时间依赖的性质，并且基于每一个存储单元计算分离的持续时间。然后可以使用数学运算来合并或组合针对不同存储单元的那些分离的计算。
在另外的实施例中，时间管理器130可以在电子设备通电的时间段期间基于具体存储单元来跟踪持续时间。可以将那些计算的时间与时钟时间进行比较，以确定在具体的存储单元和系统时钟信号之间是否存在可辨认的关系(例如，前移或后移)。
图3示出了图2的存储单元120的详细实施例的示意性方框图。所示存储单元120示出了可以在存储单元120中存储的内容的各种类型和/或存储单元120可以用于的功能。存储单元120的其他实施例可以存储其他类型的内容和/或用于其他用途。
具体地，所示存储单元120包括数据单元142以存储数据内容用于后续获取。所示存储单元120还包括定时单元14，所述定时单元可以被编程用于定时管理和计算，尽管在定时单元144中存储的特定内容可以没有附加的意思。
所示的存储单元120还包括定时单元映射146以存储对于哪些单元在使用中或者被用作定时单元144的指示。所示存储单元120还包括定时查找表148以提供时间值与时间依赖性质的计算值之间的对应性。例如，定时查找表148可以存储持续时间值，可以利用输入电阻值(或者两个电阻值)查找所述持续时间值。
图4示出了账户访问系统150的一个实施例的示意性方框图，账户访问系统150具有带时间管理功能的半导体芯片的实施例。在一些实施例中，实现时间管理功能以改进诸如SIM卡150等电子设备上的安全性措施。
在一些实施例中，如果设备可以通过测量从设备断电开始经历的时间来本地(即，在设备本身上)验证时间，电子设备的安全级别将增加(相较于传统设备)。通过使用PCM单元，如上所述，通过测量电阻率随时间的变化并且将这种变化与持续时间相关，可以实现这一点。这种本地PCM单元和方法可以用于测量从最后的断电开始经过的时间，高达约107秒的持续时间(即，几个月)。对于其他类型的存储单元技术，可以对其他类型的时间依赖性质进行监视、测量以及与持续时间相关。
改进的安全功能的一个示例包括临时密码锁定操作。在账户访问系统150的所示实施例中，智能卡102可以用于访问安全账户152。这种类型的通用密码锁定过程是已知的，并且用于许多金融机构和用户使用智能卡访问私人账户的其他类型的场景。为了使用智能卡102来访问安全账户152，账户管理器154验证智能卡的授权。可以通过请求来自用户的分离通行码(例如，密钥或者个人识别码(PIN))来验证这种授权。如果用户键入正确的PIN，那么账户管理器154允许智能卡102的用户访问。否则，如果用户键入了错误的PIN，那么账户管理器154拒绝所述用户访问。
在一些传统的实施方式中，用户能够重复地尝试键入正确的PIN来获得对于安全账户152的访问。这使得如果恶意用户能够不断地尝试不同的PIN直到允许访问，则未授权的访问成为可能。因此，一些传统的账户访问系统150实施安全措施来限制用户可以进行尝试的次数。如果超过了尝试限制，那么将临时或永久地禁用所述账户。
对于诸如个人计算机之类的联网设备，锁定或禁用功能通常是简单的。当使用错误的密码一次或多次时，(恶意用户无法访问的)服务器可以简单地临时(例如5分钟)锁定用户。只有在执行(密码/密钥)验证的设备具有从最后一次尝试开始的已知相对时间的情况下，这种临时的锁定机制才是可行的。
对于像智能卡这样的无时钟设备，这通常是不可能的。尽管通电的智能卡可以停止在一定个数的时钟周期停止接受密钥/密码，在一些情况下，黑客或恶意用户可以绕过这种安全措施。例如，黑客可以简单地重置设备以清除尝试历史，然后进行下一次常识。这种类型的传统智能卡不具有内部功能来确定从最后一次通电时刻开始的时间间隔。
考虑到不能在智能卡的复位时间段上内部地跟踪时间，一些传统的系统依赖于对错误尝试次数的计数。当计数值太高时，智能卡完全禁用自己并且变得无用，同样对于所有者来说也是如此。这是对于银行卡或SIM卡的常用方法，在键入三个错误的PIN码之后，银行卡或SIM将变得彻底无用。
与传统的方法不同，这里描述的采用具有时间依赖特性的PCM单元或其他存储单元的实施例可以在智能卡的复位时间段或者断电状态下提供时间基准。因此，内部地跟踪或估计时间经过的能力使得能够实现临时密码锁定，而不仅仅是计数器锁定。这种方法的实施例可以阻止强力(brute-force)攻击，而不必使设备不可使用(寿命终止)。
图5示出了事件票160的一个实施例的示意性方框图，所述事件票160具有带时间管理功能的半导体芯片162。票可以是任意类型的事件或活动性票，例如可能具有到期时间的公共交通票、打折券或者任意其他类型的票或标签。通过将注入PCM单元之类的时间依赖的存储单元合并到票160上的芯片162中，票读取系统可以检验票的到期。
在一些实施例中，到期可以是相对于票160和芯片162的制造日期的持续时间。在其他实施例中，到期可以是相对于票的发布日期或首次使用日期的，在这种情况下可以在开始事件时设置芯片162内部的定时单元。按照这种方式，电子票可以检验其自己的有效期限。此外，票160内这种类型的内部时间管理本身可以不需要后台系统和安装的读取器基站中或者来自另一个外部源的可靠和安全的基准时间。这还可以允许节省读取器基站和票本身的成本。
图6示出了在电子存储设备的断电时间段期间的时间管理方法200的一个实施例的流程图。参考图1的智能卡102和智能卡系统100描述了所示方法200。然而，方法200的实施例可以用其他智能卡、智能卡系统或合并了在断电状态期间具有时间依赖性质的存储单元的其他设备来实现。
所述方法起始于智能卡102接收202访问请求或者其他初始化事件以开始定时时间段。然后，智能卡102确定是否已经设置了访问标识。在一些实施例中，访问标识指示何时接收到访问请求。如果还没有设置访问标识，那么智能卡102设置206所述访问标识。否则，如果已经设置了访问标识，那么不需要改变访问标识的状态。
在设置了访问标识或者确认已经设置了访问标识之后，智能卡102设置208新的定时单元144。这可以由写入引擎124来完成，所述写入引擎124对存储设备118内部的一个或多个存储单元144进行编程。替代地在一些实施例中，智能卡102可以在设置新的定时单元144之前(forego)先识别已有的定时单元144或者甚至已有的数据单元142或者存储设备118内部任意种类的多个单元。
然后，智能卡102确定210是否已经建立的定时阈值。如果已经建立了定时阈值，那么智能卡102计算212自从最后一次访问请求开始的时间变化Δt。在图7中示出了可以实现以计算212时间变化的更详细的操作示例，并且下面更详细地进行描述。在计算时间变化之后，智能卡102确定214时间变化是否满足时间推移阈值。如果所述时间变化满足时间推移阈值，也就是如果不存在建立的时间推移阈值，那么智能卡102确定216访问请求所提供的或者与访问请求相结合提供的访问码是否正确。如果访问码正确，那么智能卡102允许218所述访问请求。否则，如果访问码是错误的或者如果计算的时间变化没有满足时间推移阈值，那么智能卡102拒绝220所述访问请求。在允许或拒绝所述访问请求之后，所述方法200结束。
尽管这种方法涉及对于在智能卡102上存储的数据的访问请求，可以实现其他类似的方法来检查芯片110的有效期限，例如通过将计算的时间变化与在智能卡102中存储的到期持续时间进行比较。在替代的实施例中，可以作为与具体智能卡读取器104相关的通信的一部分或者按照其他准则，将到期持续时间发送至智能卡102。
图7示出了用于计算持续时间的方法212的一个实施例的流程图。这种方法212涉及PCM单元或表现出时间依赖的电阻值变化的其他存储单元。其他类似的方法可以用于其他类型的时间依赖性质。
所示方法212起始于智能卡102读取222定时单元144的在先电阻值。可以将在先电阻值存储在数据单元142之一或者存储在时间管理逻辑128可访问的其他位置。然后，智能卡读取224相同定时单元144的新电阻值。读取新电阻值可以包括确定近似地在访问请求时的电阻值。按照这种方式，从定时单元144读取或获得新电阻值不同于从存储设备118中的存储位置读取或获取在先电阻值。
在获知先电阻值和新电阻值两者之后，时间计算器132计算在先值和新值之间的电阻率变化ΔR。定时计算器132使用这种电阻率变化来得到从获得在先电阻值的时间到获得新电阻值的时间的相应时间变化。然后所述方法212结束。
还应该注意的是温度变化可能影响定时单元144的测量电阻值。尽管非晶PCM单元的电阻是温度敏感的，老化效应不是温度敏感的。因此，老化效应可以用于这里所述的时间管理功能，而不需要即在开始读取和最后读取之间连续的时间测量。这在处于断电状态的非接触式卡中是不可能的，因为在智能卡应用中电力并非是连续可用的。
通常，非晶态的PCM单元的“老化”并不依赖于温度，至少对于在约150℃的相变转变温度(Tc)以下的温度而言是如此。这种性质用于构建无功率时钟。这种无关性的原因在于老化效应来源于非晶PCM单元的结构性质，即非晶态下原子位置的重新排列。描述这种现象的指数定律(powerlaw)中的常数α只依赖于材料常数。
在一些实施例中，可以观察老化效应的温度依赖性。但是这样观察的依赖性非常小：在50℃的温度范围上约1.5的因子。这里使用的术语“小”是相对于指数依赖性而言的，其基于～1eV的常用激活能，将导致在50℃温度范围内几个量级的电阻变化幅度。
对于这里描述的至少一些应用，非晶相变材料的电阻向上漂移的温度依赖性是较小的。这将总推移时间的定时精度减小约1.5的因子，加快了合法或恶意用户的等待时间。例如，等待时间可以从约15分钟减小到只有约10分钟。
对于充分低于约150℃相变转变温度(Tc)的温度，非晶态电阻的幅度可以被温度可逆地改变。这种温度依赖性具有电学起源，即电荷载流子密度由于较大的kT而增加。因此，这种效应与老化效应不相关(原子的重新排列，即结构起源)。然而在至少一些实施例中，这种可逆性使得有必要在执行非晶电阻的读出时还记录温度，在这种情况下芯片110还可以具有温度传感器。
对于足够接近Tc的温度，非晶单元由于它们的原子在增加的热能的辅助下重新排列为结晶状态而开始结晶。注意，这也是结构效应，因此是不可逆的过程。
在一些实施例中，如在透射电子显微镜(TEM)中使用的高能电子束(102keV)能够加热PCM单元。同样适用于X射线，但是X射线工具用作非常昂贵的加热器。
作为另一个潜在的问题，攻击者可能通过在编程之后直接使装置冷却来加速“PCRAM”时钟。注意：通过冷却，非晶态电阻增加，并且可以伪造老化效应。然而，当在编程时测量IC温度时，可以进行防备以对抗这种攻击。这将只会留下攻击策略来通过只冷却IC上的PCRAM设备或者通过只加热温度传感器来局部地操纵温度。用于消除这种弱点的解决方案是将PCM单元定位于刚好在温度传感器的顶部上或者非常靠近温度传感器。在一个实施例中，可以实现这一点，因为可以在第一金属层中处理PCM元件，而可以直接在硅衬底上处理温度传感器。
这里描述的实施例可以包括通过诸如数据、地址和/或控制总线之类的系统总线直接或间接耦合至存储元件的至少一个存储器控制器。存储元件可以包括在程序代码、体存储器和高速缓存存储器的实际执行期间采用的本地存储器，所述存储器提供至少一些程序代码的临时存储以便减小在执行期间必须从体存储器检索的代码的次数。
还应该注意的是可以使用在计算机执行的计算机可用存储介质上存储的软件指令来实现这里描述的方法的至少一些操作。作为示例，计算机程序产品的实施例包括计算机可用存储介质以存储计算机可读程序，当在计算机上执行时所述计算机可读程序使计算机执行如这里所述的操作。
在以上描述中，提供了各种实施例的具体细节。然而，可以在比这些特定细节更少的情况下实现一些实施例。在其他示例中为了简明起见，可以按照比实现本发明各种实施例更少细节的方式描述特定的方法、程序、部件、结构和/或功能。
尽管这里按照具体的顺序示出和描述了方法的操作，可以更改每一种方法的操作顺序，使得可以按照相反的顺序执行某个操作，或者使得一些操作可以至少部分地与其他操作同步执行。在另一个实施例中，可以按照间歇和/或替代的方式实现不同操作的指令或子操作。
尽管已经描述和说明了本发明的特定实施例，本发明不局限于所述或所示部分的特定形式或结构。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。

Claims (20)

1.一种电路的时间管理器，所述时间管理器包括：
数据存储设备，用于存储在第一时间存储器单元的性能特性的第一指示和在第二时间存储单元的性能特性的第二指示；以及
时间计算器，耦合至所述数据存储设备，所述时间计算器基于所述存储单元的性能特性从所述第一指示到所述第二指示的变化来计算第一时间和第二时间之间的持续时间。
2.根据权利要求1所述的时间管理器，其中：
所述性能特性包括相变存储单元的电阻；以及
所述第一指示包括所述相变存储单元的第一电阻级别，并且所述第二指示包括所述相变存储单元的第二电阻级别。
3.根据权利要求2所述的时间管理器，其中所述时间计算器还配置为基于对所述存储单元的温度加以表示的至少一个温度输入来计算所述持续时间。
4.根据权利要求1所述的时间管理器，其中所述时间计算器还配置为参考定时单元映射，其中所述定时单元映射指示由所述时间管理器监视的存储单元。
5.根据权利要求1所述的时间管理器，其中所述时间计算器还配置为参考定时查找表，所述定时查找表将性能特性的变化与持续时间相关。
6.根据权利要求1所述的时间管理器，其中所述时间计算器还配置为根据多个初始持续时间来计算所述持续时间，其中每一个初始持续时间是基于相应存储单元的性能特性的相应变化。
7.根据权利要求6所述的时间管理器，其中所述时间计算器还配置为基于所述多个初始持续时间来数学地推导总持续时间。
8.一种智能卡的集成电路，所述集成电路包括：
电力接口，用于向所述集成电路引入电力；
存储单元，用于存储数据信号；以及
时间管理逻辑，耦合至所述存储单元，其中所述时间管理逻辑配置为基于在包括断电时间段在内的时间段上至少一个存储单元的性能特性的变化，来确定第一状态和第二状态之间的时间推移。
9.根据权利要求8所述的集成电路，其中所述存储单元包括相变随机存取存储器PCRAM。
10.根据权利要求8所述的集成电路，其中读取性质包括所述至少一个存储单元的电阻。
11.根据权利要求8所述的集成电路，还包括：
写入引擎，耦合至所述存储单元，其中所述写入引擎配置为设置所述至少一个存储单元的值；以及
读取引擎，耦合至所述存储单元，其中所述读取引擎配置为在断电时间段之前以及在断电时间段之后读取所述至少一个存储单元的特性。
12.根据权利要求8所述的集成电路，其中所述时间管理逻辑还配置为对多个存储单元的第一状态和第二状态进行比较，并且基于所述多个存储单元的性能特性变化的数学组合来确定时间推移。
13.根据权利要求8所述的集成电路，其中所述时间管理逻辑还配置为基于多个初始持续时间来数学地推导总持续时间。
14.一种方法，包括：
在电子设备上存储第一值，其中所述第一值对电子设备的断电时间段之前存储元件的性能特性加以表示；
在所述电子设备处获得第二值，其中所述第二值对所述电子设备的断电时间段之后的存储元件的性能特性加以表示；以及
在所述电子设备处根据所述第一值和所述第二值之间的差异来推导持续时间，其中所述持续时间包括所述断电时间段。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括将推导的持续时间与时间阈值进行比较。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括响应于确定所推导的持续时间超过所述时间阈值，来允许访问所述电子设备的部件。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括响应于确定所推导的持续时间超过所述时间阈值，来提供期满指示。
18.根据权利要求14所述的方法，其中获得第一值和第二值还包括获得存储元件的第一电阻值和第二电阻值。
19.根据权利要求18所述的方法，其中推导持续时间还包括得到从第一电阻值到第二电阻值的电阻值变化。
20.根据权利要求19所述的方法，其中推导持续时间还包括：将所述电阻值变化与所述持续时间相关。
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