CN1729541A - 抗窜改封装和方法 - Google Patents

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Abstract

一种抗窜改封装方法保护非易失性存储器(108)。根据本发明的一种示例性实施方案，利用包含磁体(120)的封装(106)保护集成电路(100)中的磁性存储元件的阵列(130－132)不受磁通(122)的影响。利用封装引导来自磁体的磁通远离磁性存储元件。当例如由于为了访问磁性存储元件除去封装的一部分而被窜改时，封装允许磁通到达一些或全部的磁性存储元件，这引起其逻辑状态的改变。利用这种方法，保护磁性存储元件不被窜改。

Description

抗窜改封装和方法
本发明涉及设备封装，并且更具体地涉及用于诸如集成电路的项目的抗窜改封装。
封装在产品保护和安全性方面扮演重要角色。例如，在电子和软件应用中，封装对于确保产品不受破坏并且不被窜改是很重要的。在那些存储在特定包中的信息是专用的应用中防窜改尤其重要。例如，在存储器应用中，有时希望禁止对电路中所存储的数据的访问。
人们已经使用多种方法保护已存储数据。例如，在SRAM程序中，当从用来存储数据的电路中除去电源时，存储器就会丢失。当检测到窜改时除去电源，从而擦除已存储数据。当这些方法涉及电池备份时，响应于窜改，电池电源也被除去。
在其它存储器应用中，对于存储数据，电源不是必需的。例如，在磁存储器应用中，存储器以不要求电源维持存储器的方式进行存储，并因而是非易失性的。某些类型的磁存储单元使用一个区域的磁性状态来改变位于该区域附近的物质的电阻，这些存储单元一起被称为磁阻(MR)存储单元。磁存储单元的阵列通常被称为磁随机存取存储器(MRAM)。在MRAM应用中，存储单元通常形成在字线和读出线的交点上，并且每个存储单元通常包含由传导层或绝缘层分隔开的磁层。在这种存储器应用中使用的磁阻金属当被置于磁场中时显示出电阻的变化。在这方面，MRAM单元有两个稳定的磁位形，一个具有高电阻，而另一个具有低电阻(例如，以高电阻表示逻辑状态零，并且低电阻表示逻辑状态一)。设备的磁性状态(即，磁荷)如同数据一样被操作和读取，这样可以通过使用工具探测MRAM单元所在的集成电路来实现读取。
然而，在诸如MRAM的不一定需要电源维持存储器的应用中，保护存储器是挑战性的，因为涉及电源相关的防窜改的典型方法对其无效。特别地，除去电源不导致存储器丢失。这些和其他困难给MRAM和其它类型应用的防窜改和封装的实现带来了挑战。
本发明的各个方面涉及用于诸如MRAM的非易性存储器电路的防窜改。以多种实现和应用来举例说明本发明，其中一部分在下面进行概述。
根据本发明的一个示例性实施方案，磁响应电路元件利用适于选择性阻止磁场到达该磁响应电路元件的封装设备来保护其不被窜改。该封装包括在芯片周围产生磁通量的芯片环绕(chip-surrounding)磁性设备。特别地，该封装在完整时阻止磁场到达磁性响应电路元件。一旦封装被窜改，例如，以便探查存储在封装包含的芯片内的数据，封装的缺口导致削弱或消除磁场禁止特性。结果，芯片环绕磁性设备至少在某些区域提供足够强的磁力，以致于其边缘到达并改变磁性响应电路节点的状态。利用这种方法，磁性响应电路设备的磁状态不一定能够在对封装窜改(例如除去)时检测到。
依照本发明的另一个示例性实施方案，对由于局部(local)磁场引起的数据恶化敏感的集成电路设备包括数据存储设备和集成电路封装。所述封装包括在芯片周围产生磁通量的芯片环绕磁性设备。数据存储设备包括多个响应于电子控制信号而存储逻辑状态的小型磁体。该封装引导由包含在封装内的磁性设备产生的磁场远离小型磁体。穿孔(piercing)封装中断环绕磁场，这又自造成对小型磁体存储的数据的更改。
依照本发明的另一个相关示例性实施方案，磁性响应集成电路存储设备包括多个小型磁体。每个小型磁体适合存储作为磁体的磁性状态的函数的逻辑状态。存储设备还包括多条字线，其中每个小型磁体磁响应于施加在字线上的用于设置该小型磁体的磁性状态的信号。呈现作为小型磁体的磁性状态的函数的可检测电特性的读出电路被读取，以确定该小型磁体中存储的逻辑状态。包含产生局部磁场的磁性装置的集成电路封装适用于将局部磁场从小型磁体引导开。响应于封装的一部分被除去，封装、小型磁体和磁性设备被安排为使得局部磁场设置和/或改变至少一个小型磁体的磁性状态。
以上对本发明的概述不是想描述本发明的每一种实施方案或每种实现。本发明的以上概述也不是想要描述本发明的每种举例说明的实施方案或实现。随后的附图和细节描述更具体地说明了这些实施方案。
考虑以下对本发明各种实施方案的细节描述连同附图，可以更全面地理解本发明，其中：
图1是依照本发明的一个示例性实施方案的适用于禁止窜改的一种集成电路设备；
图2依照本发明的另一个示例性实施方案的响应于窜改的图1的集成电路设备；和
图3表示依照本发明的另一种示例性实施方案具有封装的一种集成电路设备，其中封装包括在集成电路基底周围的磁屏蔽和基底下面的磁体。
虽然本发明适合于各种修改和替换形式，其细节已经通过附图中的例子显示，并且将详细描述。但是，应该理解，并打算将本发明局限于所描述的特定实施方案。相反，本发明将包含落入所附权利要求定义的本发明范围内的所有修改、等效物和替换。
相信本发明可应用于各种涉及和/或受益于防窜改的电路和方法，并且特别可应用于非易失性的和并非一定依赖于电源维持存储的其它集成电路，诸如MRAM电路。虽然本发明并不一定局限于这些应用，但是通过讨论在这样的环境中的例子，可以更好地获得对本发明各个方面的了解。
依照本发明的一个示例性实施方案，磁性响应电路装置通过适于选择地阻止磁场到达磁响应电路元件的封装装置保护存储在磁响应电路元件中的数据免受窜改。磁响应电路装置包括响应于电子控制信号而存储逻辑状态的磁响应物品。特别地，当封装完整时，该封装通过将由封装内的磁性设备生成的局部磁场引导离开磁响应物品而阻止磁场到达磁响应电路元件。但是，一旦窜改发生，封装削弱或者消除其磁场禁止特性，因此导致磁场到达磁响应电路元件，该磁响应电路元件响应于该磁场而设置和/或改变磁性状态。以这种方法，一旦封装被窜改(例如，除去)，不是一定能够检测到磁响应电路设备的磁性状态，并且磁响应电路元件中磁性状态的设置或改变能够用于破坏数据完整性和阻止访问企图。
图1显示依照本发明的另一个示例性实施方案的集成电路设备100，其具有由封装106覆盖的基底104，该封装适于阻止磁场到达基底中的电路元件。基底104包含多个磁响应电路元件，包括元件130、131和132，它们适于存储作为其磁性状态的函数的数据。多个磁响应电路元件的每一个包括MRAM类型的电路元件，并且被耦合到其它电路(未示出)，以便为了写目的而控制MRAM类型电路元件的状态和为了读目的而检测MRAM类型电路元件的磁性状态。封装106被安排，使得基底104中的电路元件不可例如使用探查或其它访问技术检测所述电路元件的特性诸如其逻辑状态来直接访问。
在一种实现方式中，控制磁响应电路元件的磁性状态为两个状态之一，第一状态以高电阻为特征，第二状态以低电阻为特征。当要向一个磁响应电路元件写数据时，向该电路元件施加磁场，并且利用磁场来设置其磁性状态。当要读取数据时，检测磁响应电路元件的电阻，并且利用该电阻来识别逻辑状态，例如，高电阻与逻辑“ZERO(零)”相关且低电阻与逻辑“ONE(一)”相关。
封装106包括发射磁通量的磁体元件120，如箭头122所表示的，并且由于封装在其它(未示出)区域中包含充足的磁性物质，所以引导磁通量以包围基底104。磁通122表示为利用封装106中的材料被引导远离基底104。当封装106保持完整(例如，未被除去、改动或另外被窜改)，利用封装106阻止磁通122到达多个磁响应电路元件130、131或132(或基底104中未示出的其他磁响应电路元件)中的一个或多个。一旦封装106被窜改，磁体122足够强，以致其边缘能够到达一个或多个磁响应电路元件并导致其磁性状态的改变。
现在参考图2，显示了图1示出的设备100的一种特殊实施，封装106被以包括除去其一部分的方式窜改，在封装106的一部分中形成开口226。在这个实施方案中，封装106中适用于阻止磁通122到达磁响应电路元件131的部分已被除去。此窜改允许磁通122到达电路元件131，这导致磁响应电路元件131呈现受磁通影响的特殊磁性状态。从这方面，在磁通122到达电路元件131之前，由于磁通已改变磁性状态的可能，不一定能够确定磁响应电路元件131的磁性状态。利用这种解决方法，保护存储在磁响应电路元件131中的数据不会因封装106的窜改而被发现。
现在参考图3，以集成电路设备300描述本发明的另一个实施方案和应用。集成电路设备300包括基于MRAM的芯片304、封装磁体310(提供相对强的磁场)和环绕芯片模片(die)304的封装320。封装320包括常规的磁屏蔽312，其保护和环绕MRAM的磁响应存储单元(小型磁体或元件)330-335不受典型预期的外部生成磁场的影响。磁屏蔽312包括封装磁体310或与之共同起作用。封装磁体310的磁场被校准为平行于MRAM电路元件330-335的易磁化轴。封装适用于引导来自磁性装置的局部磁场远离MRAM电路元件330-335。
如果集成电路设备300被从上面窜改，例如部分除去封装，以探查MRAM电路元件330-335中的数据，则其中存储的数据的完整性将丢失。这个结果可能是由于常规磁屏蔽312的缺口(并且结果是暴露于外部生成磁场)或者由于对MRAM电路元件330-335的直接损害而引起的。
如果从下面发生这样的窜改，由于暴露于来自封装磁体310的磁通，利用MRAM电路元件330-335存储的数据的完整性将丢失。特别地，这样的暴露将通过由底部上的探查而产生的空隙。
以上描述的和图中显示的各个实施方案只是为了举例说明而提供的，并且不应该解释为对本发明的限制。基于以上的讨论和说明，本领域的技术人员可以容易认识到，不需要严格遵循这里示出和描述的示例性实施方案和应用，可以对本发明进行各种修改和变化。这样的修改和变换不偏离在随后的权利要求中阐明的本发明的真正精神和范围。

Claims (22)

1.一种对由于局部磁场引起的数据恶化敏感的集成电路设备，该集成电路设备包括：集成电路100；具有多个小型磁体的数据存储设备，适合于响应电子控制信号而存储逻辑状态；和集成电路封装106，封闭集成电路100并包括适于生成局部磁场的磁性装置120，所述局部磁场足够强，以致于响应于磁性装置120的一部分被除去而改变至少一个小型磁体的逻辑状态。
2.权利要求1所述的集成电路设备，其中集成电路封装和磁性装置被安排为引导局部磁场远离多个小型磁体。
3.权利要求2所述的集成电路设备，其中磁性装置适用于响应磁性装置的一部分被除去而呈现边缘磁场，多个小型磁体中的至少一个暴露于该边缘磁场。
4.权利要求1所述的集成电路设备，其中磁性装置的局部磁场的一部分被校准到小型磁体的易磁化轴。
5.权利要求4所述的集成电路设备，其中集成电路封装包括围绕集成电路的磁屏蔽装置，以及其中磁屏蔽装置包括磁性装置。
6.权利要求5所述的集成电路设备，其中集成电路具有相对面向的顶部和底部，以及其中磁性装置位于邻近底部，而小型磁体位于顶部。
7.权利要求6所述的集成电路设备，其中来自磁性装置的边缘磁场响应于磁性装置的一部分被除去而从磁路边缘散射出去。
8.权利要求2所述的集成电路设备，其中多个小型磁体中的至少一个响应于来自磁性装置的局部磁场而改变磁性状态。
9.权利要求2所述的集成电路设备，其中多个小型磁体中的至少一个响应于来自磁性装置的局部磁场而改变极性。
10.权利要求1所述的集成电路设备，还包括读出电路，其适用于电阻响应至少一个小型磁体的磁性状态的改变。
11.权利要求10所述的集成电路设备，其中读出电路响应于至少一个小型磁体处于第一状态而呈现第一电阻，并且响应于至少一个小型磁体处于第二状态而呈现第二电阻。
12.权利要求11所述的集成电路设备，其中读出电路包括晶体管，其具有呈现电导率的沟道区，沟道区的电导率响应小型磁体的状态，其中通过沟道的电流路径响应于至少一个小型磁体位于第一和第二状态而分别呈现第一和第二电阻。
13.权利要求1所述的集成电路设备，其中数据存储设备适用于存储比特作为多个小型磁体中的每一个的函数，该比特具有的值与小型磁体的磁性状态直接相关，并且响应于局部磁场，该比特呈现对局部磁场响应的磁性状态的一个值。
14.权利要求1所述的集成电路设备，其中磁性装置的至少一部分位于封装之外。
15.权利要求1所述的集成电路设备，其中集成电路封装包括磁屏蔽，该封装相对靠近并且环绕磁性装置和数据存储设备，以及其中磁性装置相对远离数据存储设备。
16.权利要求1所述的集成电路设备，还包括写入电路，写入电路适用于通过磁化多个小型磁体中的至少一个小型磁体将逻辑状态写入该至少一个小型磁体，该逻辑状态易响应于局部磁场而被改变。
17.权利要求16所述的集成电路设备，其中写入电路适用于通过在第一方向磁化至少一个小型磁体而将第一逻辑状态写入该小型磁体，以及通过在第二方向磁化至少一个小型磁体而将第二逻辑状态写入该小型磁体。
18.权利要求1所述的集成电路设备，其中磁性装置适用于产生局部磁场，该局部磁场响应于集成电路封装的一部分被除去而设置至少一个小型磁体的磁性状态。
19.权利要求18所述的集成电路设备，其中磁性装置适用于产生局部磁场，该局部磁场将至少一个小型磁体的磁性状态设置为第一磁性状态。
20.权利要求17所述的集成电路设备，其中磁性装置适用于产生局部磁场，该局部磁场将至少一个小型磁体的磁性状态从第二磁性状态转换为第一磁性状态。
21.一种适用于存储数据的集成电路存储设备，其对于由于局部磁场引起的数据恶化敏感，该集成电路设备包括：多个小型磁体，其适用于存储作为小型磁体的磁性状态的函数的逻辑状态；多条字线，每个小型磁体磁性响应施加到字线的信号，以设置该小型磁体的磁性状态；多个读出电路，每个读出电路显示一个电特性，该电特性是至少一个小型磁体的磁性状态的函数，该电特性是可检测的以便读取在该至少一个小型磁体中存储的逻辑状态；包括磁性装置的集成电路封装，适用于产生具有足够强的边缘磁场的局部磁场，以响应该集成电路封装的一部分被除去，局部磁场设置至少一个小型磁体的磁性状态。
22.一种适用于保护磁响应电路节点的抗窜改设备，该抗窜改设备包括：用于产生局部磁场并且用于引导局部磁场远离磁响应电路元件的磁性装置；以及磁性装置还适用于响应磁性装置的一部分被除去而产生边缘磁场，边缘磁场使得磁响应电路节点呈现磁性状态。
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