DE10056590A1 - Schaltungsanordnung - Google Patents

Abstract

Eine Schaltungsanordnung, insbesondere zur elektronischen Verarbeitung und/oder Speicherung digitaler Signale, enthält wenigstens eine programmierbare Schalteinrichtung (sogenannte "Fuse") zum dauerhaften Abschalten vorgegebener Teile der Schaltungsanordnung, wobei wenigstens eine der programmierbaren Schalteinrichtungen mehrstufig aufgebaut ist. DOLLAR A Dadurch wird eine Maßnahme geschaffen, die sowohl eine vielseitig verwendbare und abwandelbare Prototypgestaltung als auch eine möglichst einfache und sichere Produktion der entsprechenden Derivate erlaubt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Schaltungsanordnung zur elektronischen Verarbeitung und/oder Speicherung digitaler Signale.

Um beim Entwerfen und Fertigen einer Schaltungsanordnung zur elektronischen Verarbeitung und/oder Speicherung digitaler Signale mit einer einzigen Schaltungs­ auslegung eine Grundlage für möglichst viele daraus abzuleitende Varianten, die eine sogenannte Produktfamilie bilden, zu erhalten und diese Varianten mit möglichst geringem Aufwand und damit kurzfristig herstellen zu können, wird als einzige Schaltungsauslegung der obengenannten Art zunächst eine sogenannte Maximalkonfiguration dieser neuen Produktfamilie entworfen, aus der sich dann mittels programmierbarer Schalt­ einrichtungen (sogenannter "Fuses") verschiedene spezielle Produkte als Mitglieder oder Untergruppen dieser Produktfamilie als sogenannte Derivate ableiten lassen, indem für das spezielle Produkt nicht benötigte Bauteile oder Baugruppen der Maximalkonfiguration dauerhaft unwirksam geschaltet werden. Hierbei ist sowohl eine vielseitig verwendbare sowie leicht und vielseitig abwandelbare Prototypgestaltung als auch eine möglichst einfache und sichere Produktion der entsprechenden Derivate anzustreben.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Maßnahme zu schaffen, die sowohl eine vielseitig verwendbare und abwandelbare Prototypgestaltung als auch eine möglichst einfache und sichere Produktion der entsprechenden Derivate erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Schaltungsanordnung, insbe­ sondere zur elektronischen Verarbeitung und/oder Speicherung digitaler Signale, mit wenigstens einer programmierbaren Schalteinrichtung (sogenannten "Fuse") zum dauer­ haften Abschalten vorgegebener Teile der Schaltungsanordnung, wobei wenigstens eine der programmierbaren Schalteinrichtungen mehrstufig aufgebaut ist.

Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, die für die Konfigurierung der genannten Derivate erforderlichen programmierbaren Schalteinrichtungen ("Fuses") mehrstufig aufzubauen. Das Ergebnis der Verknüpfung mehrerer solcher programmierbarer Schalteinrichtungen in einander nachgeschalteten Stufen ergibt sich aus der Art der jeweiligen Kombination dieser programmierbaren Schalteinrichtungen ("Fuses"). Die flexibelste programmierbare Schalteinrichtung ("Fuse") hat dabei die geringste Priorität. Ihre Wirkung kann von der nächst flexibleren programmierbaren Schalteinrichtung aufgehoben ("overruled") werden.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß in sogenannten "Smart-Card-Controllern" zur Absiche­ rung bestimmter Funktionen programmierbare Schalteinrichtungen ("Fuses") benutzt werden, um Schaltungsteile zu verriegeln. Hierbei wird unterschieden zwischen zeitweise benötigten Funktionen, z. B. in der Fertigungskontrolle, und solchen Funktionen, die permanent abgeschaltet werden sollen, z. B. zur Konfiguration eines Derivates aus einer Produktfamilie. Als solche programmierbaren Schalteinrichtungen werden entweder sogenannte "NV-Fuses", die z. B. mit EEPROM-Speichereinrichtungen gebildet werden, oder sogenannte "Hardwired Fuses" verwendet, die durch spezielle Ausbildung der "Verdrahtung" der Schaltungsanordnung (vorzugsweise auf dem Halbleiterkristall einer integrierten Schaltung) oder durch gesonderte ROM-Speicherzellen hergestellt werden.

Die sogenannten "NV-"Fuses" haben den Vorteil hoher Flexibilität in der Konfiguration und schneller Prototypgestaltung verschiedener Derivate. Ein Nachteil ist der verhältnis­ mäßig hohe Aufwand, der für die Konfiguration bei der Fertigungskontrolle in der Massenproduktion erbracht werden muß.

Die sogenannten "Hardwired Fuses" haben den Vorteil, daß sie keinen Konfigurations­ aufwand bei der Massenproduktion verursachen. Ihr Nachteil liegt allerdings darin, daß pro Derivat eine gesonderte Maske erforderlich wird. Damit sind diese sogenannten "Hardwired Fuses" sehr unflexibel, eine schnelle Prototypgestaltung verschiedener Derivate ist damit nicht möglich.

Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt und wird im Nachfolgenden beschrieben.

Als Beispiel soll hier eine Funktion durch eine dreistufige programmierbare Schalteinrichtung ("Fuse") aus programmierbarer FlipFlop-Zelle, EEPROM-Zelle und ROM-Zelle beschrieben werden.

Die flexibelste Variante der Konfiguration ist die programmierbare FlipFlop-Zelle ("FlipFlop-fuse" oder "FF-fuse"). Der Zustand der FlipFlop-Zelle entscheidet über das Ein- oder Ausschalten der zu verriegelnden Funktion, sofern sowohl die EEPROM-Zelle ("EEPROM-fuse") als auch die ROM-Zelle ("ROM-fuse") die Funktion freigeben. Hiermit läßt sich eine Konfiguration durch Anwendersoftware herstellen, was diese programmierbare FlipFlop-Zelle als flexibelste aller "Fuse"-Varianten darstellt. Diese Variante kann z. B. benutzt werden, um einen Anwender bzw. Betreiber einer erfindungs­ gemäß ausgebildeten Schaltungsanordnung selbst die optimale Konfiguration eines von ihm erwünschten Derivates der Produktfamilie, welches er beispielsweise anschließend als neu zu entwerfende Anordnung aufbauen kann, herausfinden zu lassen.

Die EEPROM-Zelle ("EEPROM-fuse") bestimmt über das Ein- oder Ausschalten der zu verknüpfenden bzw. zu verriegelnden Funktion, wenn die ROM-Zelle ("ROM-fuse") die Funktion freigibt. Der Schaltzustand der FlipFlop-Zelle ("Flip-Flop fuse") ist bei aktivierter EEPROM-Zelle ("EEPROM fuse") irrelevant. Hiermit läßt sich vom Hersteller z. B. beim Endmessen mittels Testprogramm im Rahmen der Fertigungskontrolle ein bestimmtes Derivat durch eine spezielle Programmierung der EEPROM-Zelle bzw. einer Reihe von EEPROM-Zellen oder aller in dieser Art eingesetzten EEPROM-Zellen erzeugen, welches der Endkunde nicht mehr verändern kann. Dennoch ist der Hersteller in der Lage, aus ein und demselben Halbleiterprodukt, wie es als Ergebnis der mecha­ nischen und chemischen Fertigungsschritte bei der Fertigung von Halbleiterschaltungen entsteht, mittels eines Testprogramms verschiedene Derivate zu erzeugen. Ein Nachteil könnte allenfalls darin zu sehen sein, daß erhöhter Aufwand sowie hohe Aufmerksamkeit beim Testen erforderlich ist, um das richtige Derivat zu erzeugen.

Wenn ein Kunde für ein bestimmtes Derivat einen eigenen ROM-Code, d. h. eine speziell dem gewünschten Derivat angepaßte Programmierung der ROM-Zellen, bestellt, werden die entsprechenden ROM-Zellen ("ROM-Fuses") zusammen mit dem ROM-Code programmiert. Die ROM-Zellen ("ROM-Fuses") haben Priorität vor den EEPROM- Zellen ("EEPROM-Fuses") und den Flip-Flop-Zellen ("FF-Fuses"). Damit ist das Derivat eindeutig definiert. Die per ROM-Zellen ("ROM fuses") abgeschalteten Funktionen der Schaltungsanordnung können nicht mehr aktiviert werden.

Wenn die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zusätzlich eine übergeordnete progam­ mierbare Schalteinrichtung (hier als "Masterfuse" bezeichnet)aufweist, die bis auf die letzte Ebene der vorstehend beschriebenen Rangfolge der programmierbaren Schalteinrichtungen genauso wie die einzelnen Zellen dieser beschriebenen Schalteinrichtungen ("Fuses") auf­ gebaut ist, läßt sich damit das Derivat auch für die noch offenen programmierbaren Schalt­ einrichtungen ("Fuses") zusätzlich in einen definierten, nicht veränderbaren Schalt- und Betriebszustand versetzen (hier auch als "einfrieren" bezeichnet). Im vorstehend beschrie­ benen Beispiel bedeutet das, daß die übergeordnete progammierbare Schalteinrichtung ("Masterfuse") aus einem EEPROM-Zellen umfassenden Teil und einem ROM-Zellen umfassenden Teil besteht. Wenn die EEPROM-Zelle ("EEPROM-fuse") der übergeord­ neten progammierbaren Schalteinrichtung ("Masterfuse") gesetzt ist, dann lassen sich keine Flip-Flop-Zellen ("FF-Fuses") mehr programmieren, auch wenn die individuelle Flip-Flop- Zelle ("FF-Fuse") das zulassen würde. Wenn die ROM-Zelle ("ROM-fuse") der übergeordneten progammierbaren Schalteinrichtung ("Masterftise") gesetzt ist, lassen sich auch "offene" EEPROM-Zellen ("EPROM-Fuses") nicht mehr programmieren. Damit läßt sich sicherstellen, daß die Konfiguration der einzelnen Derivate sich auf jeder Ebene "einfrieren" läßt.

Dem geringen Nachteil eines etwas höheren Flächenbedarfs durch zusätzliche Logikbausteine in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung stehen die eindeutig überwiegenden Vorteile der programmierbaren Schalteinrichtungen ("Fuses"), nämlich die hohe Flexibilität in Schaltungsauslegung und Betrieb, und der sogenannten "Hardwired Fuses", die keinen Konfigurationsaufwand verursachen, gegenüber. Diese Vorteile werden bei einer Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Art mit einem Maskensatz kombiniert.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung, insbesondere zur elektronischen Verarbeitung und/oder Speicherung digitaler Signale, mit wenigstens einer programmierbaren Schalteinrichtung (sogenannten "Fuse") zum dauerhaften Abschalten vorgegebener Teile der Schaltungs­ anordnung, wobei wenigstens eine der programmierbaren Schalteinrichtungen mehrstufig aufgebaut ist.

2. Mikroprozessor, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung, insbesondere zur elektronischen Verarbeitung und/oder Speicherung digitaler Signale, mit wenigstens einer programmierbaren Schalteinrichtung (sogenannten "Fuse") zum dauerhaften Abschalten vorgegebener Teile der Schaltungsanordnung, wobei wenigstens eine der programmierbaren Schaltungeinrichtungen mehrstufig aufgebaut ist.

3. Mikroprozessor zum Einsatz in einer Chipkarte (sogenannter "Smart-Card- Controller"), gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung, insbesondere zur elektronischen Verarbeitung und/oder Speicherung digitaler Signale, mit wenigstens einer programmierbaren Schalteinrichtung (sogenannten "Fuse") zum dauerhaften Abschalten vorgegebener Teile der Schaltungsanordnung, wobei wenigstens eine der programmierbaren Schaltungeinrichtungen mehrstufig aufgebaut ist.