CN106653094B - 一种非易失存储器耐久力物理数据模型测试方法 - Google Patents

一种非易失存储器耐久力物理数据模型测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种消除高安全智能卡芯片数据加解密对非易失存储器可靠性测试影响的方法。针对数据加密后写入存储器的物理数据与编程预期数据不一致，在测试COS中嵌入预加解密函数，对数据进行预加解密处理，保证写入存储器的物理数据与预期数据一致。本发明提出的非易失存储器物理数据模型测试方法，能够覆盖典型物理失效模式，有效地考核高安全智能卡芯片中非易失存储器的本征可靠性水平。

Description

一种非易失存储器耐久力物理数据模型测试方法
技术领域
本发明涉及一种非易失存储器耐久力物理数据模型测试方法。
背景技术
随着我国集成电路产业的不断发展，智能卡的应用越来越广泛。高安全智能卡芯片的金融业应用领域中，要求存储数据的高安全性，非易失存储器数据加解密算法和地址加扰等设计应用越来越广泛。伴随半导体新兴制造技术的发展，存储器IP供应商、晶圆厂商和芯片设计公司也在持续探索和解决安全芯片非易失存储器可靠性测试问题，这就要求三方对非易失存储器可靠性的耐久力测试达成统一的测试方法。
非易失存储器晶圆级和IP级的耐循环擦写能力(耐久力)测试方法是在测试模式下，对所有存储单元写入物理数据全“0”(或全“1”)，不受到存储器外围加解密电路的影响。非安全智能卡芯片的产品级耐久力测试方法，写入预期物理数据模型全“0”(或全“1”)，实际写入存储器物理数据也是全“0”(或全“1”)。高安全智能卡芯片的数据加解密和地址加扰等机制对存储单元写预期物理数据模型全“1”(或全“1”)，经过加密后，实际写入存储单元的物理数据为“1”和“0”的乱序列，相当于随机数。高安全智能卡芯片中应用传统的非易失存储器可靠性测试方法，存在以下问题：一是，无法覆盖典型物理失效模型，例如，擦写全“0”(或全“1”)，或“0”和“1”间隔的棋盘格数据等；二是，无法实现指定存储单元“1”和“0”翻转，导致各存储单元擦写次数不均匀，无法保证所有存储空间的擦写次数都达到预期次数；三是，擦写逻辑数据错误后，存储单元物理失效信息提取、失效模式定位、人工数据处理和原因分析等工作难度较高、时间成本较大。
发明内容
针对上述高安全智能卡芯片非易失存储器可靠性测试技术的不足，本发明提出一种高安全智能卡芯片非易失存储器的可靠性物理数据模型测试方法。解决了高安全智能卡芯片非易失存储器的产品级可靠性测试中，擦写预期数据模型与加密后实际写入存储单元数据不一致的问题。在测试COS中嵌入加解密函数，实现了高安全智能卡芯片非易失存储器的可靠性物理数据模型测试。能够覆盖典型物理失效模式，避免由于物理数据的测试向量覆盖不足，而未发现潜在的可靠性问题。
实施本发明测试方法的主要测试流程参照标准JESD22-A117(ElectricallyErasable Programmable ROM(EEPROM)Program/Erase Endurance and Data RetentionStress Test)之规定进行，不同的是，在擦写测试时需要将预期物理数据和地址在测试COS中进行解密和加密的逆运算，保证实际写入存储器中的数据为预期物理数据。
本发明提出的非易失存储器耐久力物理数据模型测试方法包括：
在测试COS中嵌入加解密函数，测试脚本发送擦写及校验命令，对存储器目标地址擦写预期数据。测试COS对预期物理数据和地址进行预解密函数运算，生成明文。测试脚本发送写指令，明文经过芯片加密电路加密生成物理数据(密文)，物理数据写入对应物理地址的存储单元。物理数据(密文)经过解密电路解密生成逻辑数据和地址(明文)。在测试COS中完成预加密函数运算，明文生成物理数据和地址(密文)。对发送和返回的物理数据进行读校验，判断写入的物理数据与预期是否相符，若符合，则继续下一步操作；若不符合，则报错返回失效物理数据。同时，通过地址映射关系将逻辑地址转换为物理地址，并返回物理失效地址。
作为优选，为了扩大物理数据模型的测试向量覆盖率以确保非易失存储器可靠性测试方法有效，对高安全智能卡芯片非易失存储器擦写及读出的数据和地址进行预加解密函数运算，本专利发明的在测试COS中嵌入加解密函数的可靠性物理数据模型测试方法，严格地考核高安全智能卡芯片非易失存储器的可靠性。相比传统测试方法，该方法在有效性、先进性等方面均有大幅度提高，自动化的测试流程提高了可靠性测试评价效率。
本发明公开的一种非易失存储器的可靠性物理数据模型测试方法，根据不同安全芯片的加解密机制不同，在测试COS中嵌入不同的加解密函数，保证预期数据模型和实际写入存储器物理数据模型一致，实现了物理数据模型的测试覆盖，便于发现典型的物理失效模式，提高高安全智能卡芯片中非易失存储器的可靠性测试技术水平。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述
图1为非易失存储器可靠性物理数据模型测试方法
具体实施方式
本发明提出的高安全智能卡芯片非易失存储器可靠性物理数据模型测试方法中，硬件环境需要读卡器、上位机。软件环境是通过在测试COS中嵌入预解密和预加密的运算函数，测试程序发送擦写指令、读校验指令等来实现物理数据模型的可靠性测试，具体包括耐循环擦写能力测试、数据保持能力测试和擦写读干扰测试的可靠性测试物理数据模型测试方法。
如图1所示，具体方法如下：
1.测试脚本执行擦写指令:擦除操作，非易失存储器数据以"FF"(11111111)为例(或"00"，某些存储器擦除数据为全"0")；写操作，发送预期物理数据和地址(密文)，预期物理数据以"00"(00000000)为例(或"FF"、"55"、"AA"等，某些存储器编程数据为"1")。
2.测试COS进行预解密函数运算，将预期物理数据和地址(密文)解密生成逻辑数据和地址(明文)。密文如"00"(00000000)解密生成明文"XX"(XXXXXXXX)。
3.逻辑数据和地址(明文)经过芯片加密处理和地址加扰生成物理数据和地址(密文)。明文"XX"(XXXXXXXX)加密生成密文"00"(00000000)。
4.预期物理数据(密文)写入非易失存储器物理地址对应的存储单元。存储器写入预期物理数据"00"(00000000)。
5.非易失存储器存储单元的物理数据(密文)经过解密电路和地址加扰处理生成逻辑数据和地址(明文)。密文"00"(00000000)解密生成明文"XX"(XXXXXXXX)。
6.在测试COS中完成预加密函数运算，生成物理数据(密文)。测试COS对明文"XX"(XXXXXXXX)加密运算生成密文"00"(00000000)。
7.测试脚本执行擦写校验指令:对预期和返回的物理数据进行软件读校验，判断非易失存储器的物理数据与预期是否相符，若不符合，则报错返回失效物理数据。同时，测试COS通过地址映射关系运算将逻辑地址转换为物理地址，并返回物理失效地址。如果测试过程中出现报错，根据物理失效数据和地址，判定失效模式，推断可能的失效机理，并分析失效原因，采取相应的改进和预防措施。
8.循环执行以上擦写或读操作，完成可靠性物理数据模型测试。

Claims (1)

1.一种非易失存储器耐久力物理数据模型测试方法，其特征在于,所述方法在测试COS中嵌入预解密和预加密的运算函数进行明文密文转换，实现对非易失存储器可靠性的物理数据模型测试,包括以下步骤：
(1)测试脚本执行擦写指令，擦除原有数据，发送编程预期数据即预期物理数据和物理地址；
(2)测试COS对编程预期数据进行预解密函数运算，预期物理数据和物理地址生成逻辑数据和逻辑地址；
(3)逻辑数据和逻辑地址经过芯片数据加密和地址加扰处理生成物理数据和物理地址；
(4)对非易失存储器物理地址写入预期物理数据；
(5)非易失存储器存储的物理数据经过解密电路和地址解扰生成逻辑数据和逻辑地址；
(6)在测试COS中完成明文预加密函数运算，生产物理数据和物理地址；
(7)对发送和返回的物理数据进行读校验，判断非易失存储器的物理数据与编程预期数据是否相符，若符合，则继续下一步操作；若不符合，则报错返回失效物理数据和物理地址；
(8)循环执行以上擦写或读操作，完成可靠性物理数据模型测试。
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