DE10145365A1 - Integrierte Schaltungsanordnung - Google Patents
Integrierte SchaltungsanordnungInfo
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Abstract
Es ist eine integrierte Schaltungsanordnung mit einem anordnungsspezifischen Signaleingangselement vorgesehen. An diesem wird ein von außerhalb zugeführtes Eingangssignal spezifisch in ein digital weiterverarbeitbares Signal umgesetzt. Das verarbeitbare Signal wird verschlüsselt und wieder ausgegeben.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Schaltungsanordnung gemäß Patentanspruch 1. Typische Anwendungen von integrierten Schaltungen finden sich heutzutage unter anderem in sogenannten "Chipkarten" die eine ausweisähnliche Funktion aufweisen. Diese Chipkarten kommunizieren kontaktbehaftet oder kontaktlos mit einem Lesegerät. Dabei ist es für viele Anwendungen wichtig festzustellen, welche Identität mit der Chipkarte, mit der gerade kommuniziert wird, verknüpft ist. Ein solches Problem tritt jedoch nicht nur bei Karten auf, sondern entsprechende integrierte Schaltungen sind auch mit anderen Trägern verbunden, sogenannte "Tags". Ein weiteres Anwendungsfeld besteht darin, daß komplette elektronische Geräte individualisiert werden. Dies erfolgt dadurch, daß diese mittels eines integrierten Bauelementes, das sich in einem üblichen Gehäuse befindet, individualisiert wird.
- Bei all dem zuvor erwähnten Anwendungen besteht der Wunsch, die Sicherheit zu erhöhen, da es in der Natur der Sache liegt, daß Unberechtigte versuchen Sicherheitsvorkehrungen zu umgehen.
- Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine integrierte Schaltungsanordnung vorzusehen, mit der diese mit wenig Aufwand leicht individualisierbar ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
- Dadurch, daß die integrierte Schaltung ein anordnungsspezifisches Signaleingangselement aufweist, ist leicht ein individuelles Signal erzeugbar. Dadurch daß dieses in ein elektronisch verarbeitbares Signal umgesetzt und verschlüsselt zurückgeschickt wird, ist auf hohem Sicherheitsniveau die Individualisierung gewährleistet.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den untergeordneten Ansprüchen angegeben. Durch das Vorsehen eines elektrischen Kontaktes zum Zuführen eines Eingangssignals ist eine sichere Signalzuführung gewährleistet, wobei das Eingangssignal ein Strom-Signal ist, dieses über einen Widerstand, der dann für die integrierte Schaltung individuell ausgestaltet sein kann, leicht in ein individuelles Spannungssignal umwandelbar ist. Das Vorsehen eines Sensors ermöglicht es, kontaktlos das Eingangssignal zuzuführen, wobei insbesondere beim Vorsehen einer Umhüllung, wie es bei Chipkarten und handelsüblichen Gehäuseformen der Fall ist, die Eigenschaften des Gehäuses leicht zur Individualisierung hinzugezogen werden können.
- Schließlich ist es möglich durch einen individuellen Schlüssel der integrierten Schaltung bei dessen Verwendung das Signal in individueller Form zu bearbeiten und zu seinem Ursprung zurück zu schicken.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 Ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels und
- Fig. 2 Ein Blockschaltbild eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
- Fig. 1 zeigt die erfindungswesentlichen Teile einer integrierten Schaltung, die optional mit einem Gehäuse 1 umgeben werden kann. Als Gehäuse können die einzelnen Lagen einer Chipkarte, die Umhüllung eines sogenannten "Tags" aber auch die Masse eines handelsüblichen Gehäuses sein. Das Gehäuse ist jedoch nur als Ausgestaltung der Erfindung notwendig.
- Grundsätzlich ist die Erfindung nicht auf das Vorhandensein eines Gehäuses eingeschränkt.
- An einem Eingangskontakt A, mit dem die integrierte Schaltung versehen ist, soll gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einem kontaktbehafteten Weg ein Eingangssignal zugeführt werden. Dieses wird in der integrierten Schaltung individualisiert. In der dargestellten Form erfolgt es derart, daß ein Eingangsstrom über den Kontakt A zugeführt wird, der über einen Widerstand 4 in eine Spannung umgesetzt wird. Die individuelle Ausgestaltung des Widerstands 4 erzeugt somit einen individuellen Spannungswert. Dieser wird wiederum über eine Analog/Digital-Umsetzer 2 in ein digitalverarbeitbares Signal umgesetzt. Schließlich ist eine Verschlüsselungsvorrichtung 3 vorgesehen, über die das digitale Signal ausgegeben wird, wobei hierbei ein Ausgang B verwendet wird. Dieser Ausgang B ist nicht notwendigerweise einem Kontakt zuzuordnen, sondern kann genauso gut kontaktlos erfolgen.
- Bei der beschriebenen Anordnung, wird somit das Stromsignal in einen Spannungswert umgesetzt, der die integrierte Schaltung an sich kennzeichnet. Der signalisierte und verschlüsselte Spannungswert wird dann wiederum ausgegeben, um die Identität der integrierten Schaltung festzustellen. Dabei kann auch auf die Tatsache zurückgegriffen werden, daß integrierte Schaltungen häufig ihren individuellen Schlüssel aufweisen, mit dem das digitalisierte Spannungssignal verschlüsselt wird. Wenn somit das ausgegebenen Signal überprüft wird, ist feststellbar, ob das am Kontakt B ausgegebene Signal mit dem zu erwartenden Signal übereinstimmt.
- In Fig. 2 ist eine weiter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen integrierten Schaltungsanordnung dargestellt. Hierbei gelangt ein Eingangssignal ES, soweit vorhanden durch ein Gehäuse 1, zu einem Sensor 5. Dieser Sensor 5 erzeugt wiederum ein Spannungssignal, das von einem Analog/Digital-Umsetzer 2 zu einem verarbeitbaren digitalen Signal umgesetzt wird. Die Verschlüsselungseinrichtung 3 wiederum erzeugt ein verschlüsseltes Signal, daß über den Ausgang B ausgegeben wird. Auch hier wird das ausgegebene Signal dahingehend überprüft, ob es mit dem erwarteten Signal übereinstimmt. Nunmehr sind unterschiedliche Sensoreinrichtungen denkbar.
- Es ist beispielsweise als Sensor 5 eine Infrarot-Photodiode denkbar. Diese läßt sich aus gesputtertem P-Silizium und a- C:H aus einem üblichen PECVD-Verfahren sowie Metallkontakten an beiden Schichten einfach aufbauen. Diese weist dann im nahen Infrarotbereich ihr Empfindlichkeitsmaximum auf. Mit diser Anordnung entstehen keine hohen Temperaturen, so daß diese Diode auf die letzte Metallisierungsebene der integrierten Schaltung gesetzt werden kann. Übliches Chipkartenmaterial ist für nahe IR-Strahlen durchlässig. Wird die Chipkarte mit einem solchen integrierten Sensor in ein Lesegerät gehalten und befindet sich im Lesegerät eine gepulste infrarotleuchtende LED, so kann vom Chip ein entsprechendes Signal aufgenommen werden.
- Weiterhin sind als Photodioden auch organische Monomer- beziehungsweise Polymer-Materialien vorhanden, wie sie in organischen Leuchtstoffdioden benutzt werden. Die organischen Polymer-Materialien können über Drucktechniken auf die mit sogenannten "Via-Öffnungen" versehene Chipoberfläche aufgebracht werden.
- Als weiteres kann der Sensor 5 als Ultrastrahlsensor ausgebildet sein. Mit Hilfe einer Spule in der obersten Metallebene der integrierten Schaltung und einer darüber befindlichen Elektretschicht läßt sich ein Mikrofon auf dem Chip realisierten. Um den Hohlraum zu definieren wird Mikrozellulose aufgeschleudert und darüber ein beispielsweise 10 µm dicker a- C:F Elektretfilm aus einem üblichen PECVD-Prozeß abgeschieden. Die Schichten werden zusammen über einen Photoresist und ein Sauerstoff-Reaktiv-Ionen-Ätzen strukturiert und in Polydimethylsiloxan eingebettet. Durch Tempern bei 220°C wird die Mikrozellulose zersetzt, so daß ein Hohlraum zwischen Spule und Elektretfilm entsteht. Der Elektretfilm wird dann über einen Elektronenstrahl bei beispielsweise 20 kV aufgeladen. Wird er danach durch Ultraschallpulse aus einem Lesegerät in Schwingungen versetzt, induziert er einen Strom in der Spule. Durch einen Analog/Digital-Wandler kann dieses Signal wie zuvor wiederum in ein verarbeitbares Signal umgesetzt werden.
- Als nächstes sei ein weiterer Ultraschallsensor angegeben. Mit Hilfe eines über eine Schattenmaske reaktiv gesputterten Piezo-Keramikfilms (Siliziumtantal) und Kontakten auf die Siliziumnitridabdeckung der obersten Metallebene der integrierten Schaltung läßt sich ein Ultraschall-Mikrofon auf dem Chip realisieren. Die Ultraschallpulse des Lesegerätes deformieren die Piezo-Keramik, was eine dazu proportionale elektrische Schannung in der Keramik induziert. Diese ist wiederum digitalisierbar und wie zuvor beschrieben weiterverarbeitbar.
- Es ist der Sensor 5 auch als ein Magnetfeldsensor vorsehbar. So genannte Tunnel-Sensoren bestehen aus einer hart- magnetischen und einer weich-magnetischen Schicht von einigen nm Dicke. Dazwischen befindet sich eine Tunnelbarriere aus Aluminiumoxid, die beispielsweise 1 bis 2 nm dick ist. Dabei hängt der Widerstand dieser Schichtfolge von den Magnetisierungsrichtungen der beiden Magnetschichten ab. Sind die magnetischen Momente parallel, ist der Widerstand klein, sind sie antiparallel ausgerichtet ist er groß. Eine solche Schichtfolge kann auf der obersten Metallebene eines Chips durch Sputtern über eine Schattenmaske abgeschieden werden, wenn die Schwermetalle wie beispielsweise Ni, CO, Fe der magnetischen Schichten durch eine Barriere aus beispielsweise Tantalnitrid vom restlichen Chip getrennt sind. Die untere Schicht wird von unten, vom Chip, durch eine sogenannte "Via- Öffnung" über die Barriere kontaktiert. Das Tunnelelement wird mit gesputterten Siliziumoxid eingebettet und dann die obere Schicht durch eine Öffnung in SiO2 mit einer gesputterten Aluminium-Bahn kontaktiert. Wird nun durch ein äußeres Magnetfeld die weichmagnetische Schicht gedreht, ändert sich der Widerstand der Schichtfolge. Dadurch kann die Winkelstellung eines äußeren Magnetfeldes, welches durch eine drehbare Spule im Lesegerät erzeugt wird, erkannt werden. Durch ein Analog/Digital-Wandler im Chip ist wiederum ein weiterverarbeitbares Signal erzeugbar. Dabei besteht die Möglichkeit, im Gehäuse magnetfeldbeeinflussende Teilchen einzubetten, die zu einer Individualisierung führen.
- Die zuvor beschriebenen Ausgestaltungen zeigen, eine Vielzahl von denkbaren Sensoren vorsehbar sind. Bezugszeichen A Eingangskontakt
B Ausgang
1 Gehäuse
2 Analog-/Digitalumsetzer
3 Verschlüsselungsvorrichtung
4 Widerstand
5 Sensor
Claims (7)
1. Integrierte Schaltungsanordnung mit einem
anordnungsspezifischen Signaleingangselement (A, 4; 5), an dem
anordnungsspezifisch ein von außerhalb zugeführtes Eingangssignal (ES)
eingeht, einer Umsetzeinrichtung (2) in der das eingegangene
Signal in ein verarbeitbares Signal umgesetzt wird, einer
Verschlüsselungseinrichtung (3), in der das verarbeitbare
Signal verschlüsselt wird und einer Ausgabeeinrichtung (B) zum
Ausgeben des verschlüsselten Signals.
2. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der
das anordnungsspezifische Signaleingangselemente (A, 4; 5)
einen elektrischen Kontakt zum Zuführen eines Eingangssignals
aufweist.
3. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei der
das Eingangssignal ein Strom-Signal ist und das
Signaleingangselement einen Widerstand (4) aufweist, über den das
Stromsignal geführt wird.
4. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, bei dem
der Widerstand (4) ein für die integrierte
Schaltungsanordnung individuellen Wert aufweist.
5. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei dem
das anordnungsspezifische Signaleingangselement einen Sensor
(5) zum kontaktlosen Empfangen des Eingangssignals und
Umsetzen in ein Strom- oder Spannungssignal aufweist.
6. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der
das Eingangssignal in ein für die integrierte
Schaltungsanordnung individuelles Spannungssignal umgesetzt wird.
7. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, bei der
die integrierte Schaltungsanordnung von einer Umhüllung (1)
umgeben ist und das Eingangssignal diese durchdringt und von
der Umhüllung (1) für die integrierte Schaltungsanordnung
individuell verändert wird.
Priority Applications (1)
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DE2001145365 DE10145365B4 (de) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | Integrierte Schaltungsanordnung |
Applications Claiming Priority (1)
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DE2001145365 DE10145365B4 (de) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | Integrierte Schaltungsanordnung |
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Publication Number | Publication Date |
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DE10145365A1 true DE10145365A1 (de) | 2003-04-24 |
DE10145365B4 DE10145365B4 (de) | 2004-04-15 |
Family
ID=7699051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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DE (1) | DE10145365B4 (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19615302A1 (de) * | 1996-04-18 | 1997-10-23 | Deutsche Telekom Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Aufzeichnen/Verarbeiten von authentischen Tondaten |
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DE19843424A1 (de) * | 1998-09-22 | 2000-03-23 | Fraunhofer Ges Forschung | Vorrichtung zum Liefern von Ausgangsdaten als Reaktion auf Eingangsdaten und Verfahren zum Überprüfen der Authentizität und Verfahren zum verschlüsselten Übertragen von Informationen |
-
2001
- 2001-09-14 DE DE2001145365 patent/DE10145365B4/de not_active Expired - Fee Related
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