DE102020206803A1 - Electrical component for the method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Eine elektronische Komponente umfasst ein elektronisches Bauelement sowie ein Transponderelement. Das Transponderelement weist ein Kryptographiemodul auf, wobei das Kryptographiemodul ein Geheimnis gespeichert hat, das eine Authentifizierung des elektronischen Bauelements oder der elektrischen Komponente ermöglicht, wobei das Transponderelement ausgebildet ist, eine von dem Geheimnis abgeleitete Information drahtlos zum Auslesen bereitzustellen.An electronic component comprises an electronic component and a transponder element. The transponder element has a cryptography module, the cryptography module having stored a secret that enables authentication of the electronic component or the electrical component, the transponder element being designed to wirelessly provide information derived from the secret for reading.
Description
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine elektrische Komponente sowie auf ein entsprechendes Herstellungsverfahren. Bevorzugte Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Konzept zur Echtheitskennzeichnung und Prüfung elektrischer Schaltkreise durch Transponder mit Kryptographiefunktion.Embodiments of the present invention relate to an electrical component and to a corresponding manufacturing method. Preferred exemplary embodiments relate to a concept for authenticity identification and testing of electrical circuits by means of transponders with a cryptography function.
Die Fälschung von integrierten Schaltkreisen (ICs), elektronischen Komponenten und Baugruppen ist inzwischen ein gravierendes wirtschaftliches Problem für die Hersteller von Original-Bauelementen. Fälscher investieren nicht in Forschung, Entwicklung und Qualitätssicherung der Originalhersteller und profitieren ungerechtfertigt von deren Leistungen. Speziell im Bereich der integrierten Schaltkreise existiert eine Vielzahl von Fälschungsmethoden:
- • Alte ICs (z.B. aus Recyclingrückläufern) werden in neue Gehäuse verpackt
- • Alte Schaltkreise werden mit Bauteilbeschriftungen aktueller Schaltkreise versehen
- • Kopierte integrierte Schaltungen (z.B. durch reverse engineering gewonnen) werden als Originalteile verkauft
- • Ähnliche Funktionalität wird umgesetzt und als Originalteile gekennzeichnet
- • Weiterverkauf von Überproduktion durch Fertigungsdienstleister
- • Old ICs (eg from recycling returns) are packed in new housings
- • Old circuits are provided with component labels for current circuits
- • Copied integrated circuits (eg obtained through reverse engineering) are sold as original parts
- • Similar functionality is implemented and marked as original parts
- • Resale of overproduction by manufacturing service providers
Dafür wird in der Regel die Bauteilkennzeichnung kopiert oder manipuliert.For this, the component identification is usually copied or manipulated.
Die Situation in der Supply-Chain für die Elektronikfertigung kann sehr komplex sein und ist geprägt von vielen Teilnehmern (Hersteller, Fertiger, AVT-Dienstleister, Distributoren, Broker, etc.). In der Regel muss dem Distributor vertraut werden, dass es sich um Originalschaltkreise handelt - die „Identifikation“ erfolgt dabei oft nur anhand der Bauteilkennzeichnung.The situation in the supply chain for electronics production can be very complex and is shaped by many participants (manufacturers, manufacturers, AVT service providers, distributors, brokers, etc.). As a rule, the distributor has to be trusted that the circuit is original - the "identification" is often only based on the component identification.
Die gezielte Prüfung der Echtheit, zumindest für wertvolle Schaltungskomponenten, ist für Elektronikfertiger in der Regel nicht zu realisieren. Die Prüfungen sind komplex (Aufbau von Testschaltungen und Messsystemen, elektronische Charakterisierung, Vergleich mit Spezifikationen) und sehr zeitaufwendig. Daher kommt eine individuelle Prüfung der Echtheit aller verbauten Komponenten nicht in Frage. Hier kann maximal auf Stichprobenprüfungen zurückgegriffen werden.The targeted verification of authenticity, at least for valuable circuit components, is generally not feasible for electronics manufacturers. The tests are complex (setup of test circuits and measuring systems, electronic characterization, comparison with specifications) and very time-consuming. Therefore, an individual check of the authenticity of all installed components is out of the question. A maximum of random checks can be used here.
Die so verbauten gefälschten Bauelemente sind von geringerer Qualität (entsprechen nicht der technischen/elektrischen Spezifikation), haben eine geringer Lebensdauer (besonders wenn alte Bauelemente als neu verkauft werden) oder funktionieren schlicht nicht.The counterfeit components built in this way are of lower quality (do not correspond to the technical / electrical specification), have a short lifespan (especially if old components are sold as new) or simply do not work.
Damit geht den Originalherstellern Umsatz verloren, es kommt zu Reputationsverlust durch die Auslieferung vermeintlich qualitativ minderwertiger Produkte, Verlusten durch ungerechtfertigte Garantieforderungen oder Schadensersatzansprüchen. Hinzu kommen die Kosten für die aufwändigen Analysen der Original-Hersteller zum Nachweis der Fälschungen.This means that the original manufacturer loses sales, there is a loss of reputation due to the delivery of supposedly inferior quality products, losses due to unjustified warranty claims or claims for damages. In addition, there are the costs for the complex analyzes by the original manufacturer to prove the forgeries.
Auch im Stand der Technik gibt es bereits Ansätze, wie die Echtheit von integrierten Schaltkreisen überprüft werden kann. Hierzu zählt:
- • Beschriftung auf Gehäusen / Package (ink marking, laser marking, Gravur, etc.). Diese Kennzeichnung ist jedoch nicht direkt elektrisch auslesbar. Die Inspektion erfolgt optisch (manuell oder automatisch). Dabei handelt es sich jedoch nicht um eine echte Authentifizierung.
- • Die-Marking: Individuelle Kennzeichnung einzelner Dies (z.B. durch Laser). Dabei handelt es sich jedoch nicht um eine echte Authentifizierung. Weiterhin ist die Überprüfung aufwändig und teuer (z.B. Röntgen) und damit nur für individuelle Stichproben oder im Schadensfall wirtschaftlich sinnvoll.
- • Kennzeichnung der Verpackung von Schaltkreisen durch Label, Bar-Codes, QR-Codes, Echtheitssiegel, Spezialdrucke, RFID-Label. Diese sind bei entsprechendem Aufwand leicht zu kopieren (nicht kryptographisch gesichert) und kein Echtheitsnachweis für jeden individuellen Schaltkreis. Damit entsteht das bekannte Katz und Maus Spiel zwischen neuen Sicherungsmerkmalen der Herstellern und den Kopien der Fälschern. Weiterhin sind die Dimensionen dieser Lösungen hoch (im Bereich von Zentimetern), was die Integration in Produkte bzw. Schaltkreise erschwert.
- • Schaltkreisinterne Maßnahmen zur Erkennung von Fälschungen (Messung von schaltkreisspezifischen Parametern wie Verzögerungen, Schaltzeiten, etc.) durch interne Baugruppen. Diese ist jedoch sehr aufwendig umzusetzen (erfordert individuelle Messungen/Kalibrierungen) und ist nur im System mit Energieversorgung funktional.
- • Chip ID:
- ◯ eindeutige Identifikationsnummer für jeden Schaltkreis - entspricht einer Seriennummer, kann auch zufällig erzeugt werden
- ◯ Umsetzung beispielsweise auf Basis interner PUFs (Physical Unclonable Functions). Zum Auslesen ist jedoch ein (Minimal-)Beschaltung sowie die Spannungsversorgung der Schaltkreise notwendig
- ◯ Die ID wird dabei in Kombination mit Fertigungs- und/oder Zustandsdaten in Datenbanken gespeichert. Zur Prüfung der Echtheit erfolgt ein Vergleich gegen Datenbanken. Dies stellt keine echte Authentifikation dar.
- • Physikalische Gegenmaßnahmen zum Erschweren des Kopierens von IP (Obfuscation, Dummy-Schaltungsteile)
- • Labeling on housings / packages (ink marking, laser marking, engraving, etc.). However, this identification cannot be read out directly electrically. The inspection is carried out optically (manually or automatically). However, this is not a real authentication.
- • Die-Marking: Individual marking of individual dies (eg by laser). However, this is not a real authentication. Furthermore, the check is time-consuming and expensive (e.g. X-ray) and therefore only makes economic sense for individual spot checks or in the event of damage.
- • Identification of the packaging of circuits using labels, bar codes, QR codes, authenticity seals, special prints, RFID labels. These can be easily copied (not cryptographically secured) with the appropriate effort and there is no proof of authenticity for each individual circuit. This creates the well-known game of cat and mouse between the manufacturers 'new security features and the counterfeiters' copies. Furthermore, the dimensions of these solutions are high (in the range of centimeters), which makes integration in products or circuits difficult.
- • Internal circuit measures to detect counterfeits (measurement of circuit-specific parameters such as delays, switching times, etc.) by internal assemblies. However, this is very complex to implement (requires individual measurements / calibrations) and is only functional in the system with power supply.
- • Chip ID:
- ◯ unique identification number for each circuit - corresponds to a serial number, can also be generated randomly
- ◯ Implementation, for example, based on internal PUFs (Physical Unclonable Functions). However, a (minimum) wiring is required for reading as well as the power supply for the circuits
- ◯ The ID is stored in databases in combination with production and / or status data. To check the authenticity, a comparison is made against databases. This is not a real authentication.
- • Physical countermeasures to make copying of IP more difficult (obfuscation, dummy circuit parts)
Weiterhin werden eine Vielzahl von organisatorische Maßnahmen (Dokumentationen, Inspektionen, Zertifizierung von Distributoren, etc.) zur Reduktion von Fälschungen durchgeführt. Die entsprechenden Umsetzungen sind sehr aufwändig und eher Regulation als echte keine Technologie zum Nachweis von Fälschungen.Furthermore, a large number of organizational measures (documentation, inspections, certification of distributors, etc.) are carried out to reduce counterfeiting. The corresponding implementations are very complex and more regulation than real no technology for the detection of forgeries.
Ausgehend von oben erläuterten Nachteilen besteht der Bedarf nach einem verbesserten Konzept.Based on the disadvantages explained above, there is a need for an improved concept.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Konzept zur sicheren Authentifizierung von elektrischen Komponenten zu schaffen, das einen verbesserten Kompromiss aus Fälschungssicherheit, Herstellbarkeit und Ergonomie bietet.The object of the present invention is to create a concept for the secure authentication of electrical components which offers an improved compromise between security against forgery, manufacturability and ergonomics.
Die Aufgabe wird durch unabhängige Patentansprüche gelöst.The problem is solved by independent patent claims.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schafft eine elektrische Komponente mit einem elektronischen Bauelement, wie z. B. einer integrierten Schaltung oder einer Leiterplatte bzw. allgemein ein Elektronikmodul, sowie einem (passiven) Transponderbauelement. Dieses Transponderbauelement weist ein Kryptographiemodul auf, wobei auf dem Kryptographiemodul ein Geheimnis gespeichert ist. Das Geheimnis ermöglicht eine Authentifizierung der elektrischen Komponente oder des elektronischen Bauelements und ist, z.B. indem eine Verschlüsselungsoperation mit dem Geheimnis durchgeführt wird und das Ergebnis nach Extern übertragbar / auslesbar ist. Hierbei kann eine auf dem Transponder gespeicherte ID oder Zufallszahl, die beispielsweise mit dem Geheimnis kombiniert wird, ausgegeben werden. Insofern wird eine von dem Geheimnis abgeleitete Information, wie z.B. eine mit dem Geheimnis verschlüsselte Information (z.B. eine eindeutige ID) auslesbar..An embodiment of the present invention provides an electrical component with an electronic component, such as. B. an integrated circuit or a printed circuit board or generally an electronics module, as well as a (passive) transponder component. This transponder component has a cryptography module, a secret being stored on the cryptography module. The secret enables authentication of the electrical component or the electronic component and is, for example, by performing an encryption operation with the secret and the result can be transmitted / read out externally. Here, an ID or random number stored on the transponder, which is combined with the secret, for example, can be output. In this respect, information derived from the secret, such as information encrypted with the secret (e.g. a unique ID) can be read out.
Entsprechenden Ausführungsbeispielen ist auf dem Kryptographiemodul ein privater, elektronischer Schlüssel als Geheimnis gespeichert. Dieser kann entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen irreversibel gespeichert sein. Das Speichern kann beispielsweise während der Herstellung erfolgen. Das irreversibel gespeicherte Geheimnis ist z.B. der elektrischen Komponente bzw. dem elektronischen Bauelement zugeordnet. Hierdurch wird die Authentifizierungsmöglichkeit gegeben.Corresponding exemplary embodiments, a private, electronic key is stored as a secret on the cryptography module. This can be stored irreversibly in accordance with further exemplary embodiments. The storage can take place, for example, during manufacture. The irreversibly stored secret is assigned to the electrical component or the electronic component, for example. This gives the option of authentication.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es technisch einfach möglich ist, bei der Herstellung einer elektronischen Komponente, wie z. B. einer elektronischen Komponente mit einer integrierten Schaltung als elektronisches Bauelement ein Transponderbauelement, wie z. B. ein passives Transponderbauelement einzubetten, das dann die Authentifizierung der gesamten elektronischen Komponente ermöglicht. Über ein Kryptomodul ist ein Geheimnis in das Transponderbauelement integriert, so dass dieses oder eine mit diesem verarbeitete Information von Extern ausgelesen werden kann. Beim Auslesen dieser Information kann die elektronische Komponente authentifiziert werden. Das Transponderbauelement ist kostengünstig und unabhängig von dem elektronischen Bauelement integriert und ermöglicht so die Authentifizierung derselben. Bei der von Extern auslesbaren Information kann es sich beispielsweise um eine ID handeln, die dann über eine Cloud-Infrastruktur authentifiziert wird, z. B. durch Abgleich der ausgelesenen ID mit der vorliegenden Komponente; hier wäre z.B. die entsprechende Zuordnung in der Cloud-Infrastruktur gespeichert.Embodiments of the present invention are based on the knowledge that it is technically easily possible, in the production of an electronic component, such as. B. an electronic component with an integrated circuit as an electronic component, a transponder component, such. B. embed a passive transponder component, which then enables the authentication of the entire electronic component. A secret is integrated into the transponder component via a crypto module so that this or information processed with it can be read out externally. When this information is read out, the electronic component can be authenticated. The transponder component is integrated inexpensively and independently of the electronic component and thus enables the same to be authenticated. The externally readable information can be, for example, an ID that is then authenticated via a cloud infrastructure, e.g. B. by comparing the read ID with the existing component; here, for example, the corresponding assignment would be stored in the cloud infrastructure.
Entsprechend Ausführungsbeispielen kann die elektronische Komponente eine integrierte Schaltung sein. Hierbei ist dann das Transpondermodul beispielsweise in dieselben Ebenen, d. h. also in die integrierte Schaltung integriert. Das Integrieren kann allerdings unabhängig erfolgen, so dass keine elektrischen Verbindungen zwischen der integrierten Schaltung und dem Transponderbauelement vorliegen. Vorteilhafterweise wird eine Antenne oder die eine oder mehreren Antennenelemente des Transponderbauelements in eine der Metalllagen der integrierten Schaltung, insbesondere eine der oberen Metalllagen der integrierten Schaltung eingebettet. Entsprechend Ausführungsbeispielen ist der Transponderschaltkreis klein genug, z. B. 1 mm x 1 mm x 150 µm, so dass eine gute Integration in die integrierte Schaltung möglich ist. Die Antennendimension kann entsprechend Ausführungsbeispiel ebenfalls so klein sein, dass die Antenne bei der Chipfertigung direkt mit hergestellt wird. Beispielsweise wird die Antenne als Teil einer Metallisierung realisiert. Wenn man entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen davon ausgeht, dass der Transponderschaltkreis ein passives System ist, benötigt dieser keine eigene Stromversorgung in Form von Batterien. Die Energie wird von dem Transpondersystem zum Betreiben des Transponders als elektromagnetisches Feld des Readers bereitgestellt, Insofern ist keine Energieversorgung aus dem zu sichernden Schaltkreis notwendig. Das hat auch den weiteren Vorteil, dass das System auch funktioniert, wenn der zu schützende Schaltkreis noch nicht eingebaut bzw. unbestromt ist. Damit wird die Authentifizierung der Echtheit beispielsweise in Bestückungsautomaten und bei Wareneingangsprüfungen möglich.According to exemplary embodiments, the electronic component can be an integrated circuit. The transponder module is then, for example, integrated in the same planes, that is to say in the integrated circuit. The integration can, however, take place independently, so that there are no electrical connections between the integrated circuit and the transponder component. An antenna or the one or more antenna elements of the transponder component is advantageously embedded in one of the metal layers of the integrated circuit, in particular one of the upper metal layers of the integrated circuit. According to embodiments, the transponder circuit is small enough, e.g. B. 1 mm x 1 mm x 150 microns, so that a good integration into the integrated circuit is possible. According to the exemplary embodiment, the antenna dimension can also be so small that the antenna is also manufactured directly during chip production. For example, the antenna is implemented as part of a metallization. If, in accordance with further exemplary embodiments, it is assumed that the transponder circuit is a passive system, it does not require its own power supply in the form of batteries. The energy is provided by the transponder system for operating the transponder as an electromagnetic field of the reader. In this respect, no energy supply from the circuit to be secured is necessary. This also has the further advantage that the system also works if the circuit to be protected is not yet installed or has no current. This enables the authenticity to be authenticated, for example, in placement machines and for incoming goods inspections.
Entsprechend alternativen Ausführungsbeispielen wäre es auch denkbar, dass das Transponderbauelement in das gemeinsame Package der integrierten Schaltung integriert ist.Corresponding to alternative exemplary embodiments, it would also be conceivable for the transponder component to be integrated into the common package of the integrated circuit.
Auch wenn bei obigen Ausführungsbeispielen davon ausgegangen wurde, dass das Transpondermodul unabhängig von der integrierten Schaltung ist, sei an dieser Stelle angemerkt, dass entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen auch eine elektrische Verbindung möglich wäre, so dass dann ein Zugriff auf eine im Transponder gespeicherte Information vorgenommen werden kann..Even if it was assumed in the above exemplary embodiments that the transponder module is independent of the integrated circuit, it should be noted at this point that an electrical connection would also be possible in accordance with further exemplary embodiments, so that information stored in the transponder can then be accessed ..
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen wäre es auch denkbar, dass es sich bei dem elektronischen Bauelement um eine Leiterplatte oder ein Elektronikmodul handelt. Auch bei einer derartigen Anwendung ist die kleine Transpondergröße von etwa 1 mm x 1 mm x 150 µm vorteilhaft. Bei diesem Ausführungsbeispiel wäre es beispielsweise denkbar, dass das Transponderbauelement mit dem elektronischen Bauelement in ein gemeinsame Package integriert wird.According to further exemplary embodiments, it would also be conceivable that the electronic component is a printed circuit board or an electronic module. The small transponder size of approximately 1 mm × 1 mm × 150 μm is also advantageous in such an application. In this exemplary embodiment, it would be conceivable, for example, for the transponder component to be integrated with the electronic component in a common package.
Entsprechend Ausführungsbeispielen wäre es sowohl bei dem Ausführungsbeispiel mit der Leiterplatte/dem Elektronikmodul als auch bei dem Ausführungsbeispiel der integrierten Schaltung denkbar, dass eine Art Hohlraum bzw. dedizierte Fläche bzw. dediziertes Volumen in der elektrischen Komponente oder dem elektronischen Bauelement vorgehalten wird, in welche dann hier eine Integration erfolgen kann. Die Integration erfolgt beispielsweise in einem Mold oder Package.According to exemplary embodiments, it would be conceivable both in the exemplary embodiment with the printed circuit board / the electronic module and in the exemplary embodiment of the integrated circuit that a type of cavity or dedicated area or dedicated volume is kept in the electrical component or the electronic component, in which then integration can take place here. The integration takes place, for example, in a mold or package.
Entsprechend Ausführungsbeispielen kann das Transponderbauelement eine externe Antenne aufweisen. Diese kann beispielsweise auch in das Mold oder das elektronische Bauelement (vgl. Ausführungsbeispiele mit der Metallisierungsebene als Antenne) integriert werden.According to exemplary embodiments, the transponder component can have an external antenna. This can, for example, also be integrated into the mold or the electronic component (see exemplary embodiments with the metallization plane as an antenna).
An dieser Stelle sei angemerkt, dass mit dem einen passiven Transponderbauelement ein oder mehrere elektronische Bauelemente authentifiziert werden können. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen wäre es auch denkbar, dass je elektronisches Bauelement ein eigener Transponder vorgesehen ist.At this point it should be noted that one or more electronic components can be authenticated with the one passive transponder component. According to further exemplary embodiments, it would also be conceivable that a separate transponder is provided for each electronic component.
Wie oben erläutert, ist das Kryptographiemodul ausgebildet, um ein kryptographisches Verfahren, z. B. der gespeicherten Information, durchzuführen und zu beschleunigen. Hierbei wird eine ID der zu schützenden Komponente oder allgemein ein nicht-fälschbares bzw. schwer zu fälschende Kennzeichnung gespeichert. Das heißt also, dass gemäß entsprechendem Ausführungsbeispielen jeder ausgelieferte Schaltkreis, Elektronikmodul, Leiterplatte über eine individuelle, nicht fälschbare/schwer zu fälschende Kennzeichnung verfügt, die elektronisch, drahtlos ausgelesen werden kann. Das ermöglicht eine integrierte Produktauthentifizierung auf Schaltkreisebene.As explained above, the cryptography module is designed to use a cryptographic method, e.g. B. the stored information to perform and accelerate. In this case, an ID of the component to be protected or, in general, an identification that cannot be falsified or is difficult to falsify is stored. This means that, according to the corresponding exemplary embodiments, each circuit, electronic module, printed circuit board supplied has an individual, non-forgery / difficult to forge identification identifier which can be read electronically and wirelessly. This enables integrated product authentication at the circuit level.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren einer elektrischen Komponente. Hierbei erfolgt eine Authentifizierung der elektrischen Komponente während der Bestückung oder durch den Bestückungsautomaten.Another exemplary embodiment relates to a method of manufacturing an electrical component. In this case, the electrical components are authenticated during assembly or by the assembly machine.
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Basisvariante des Transponders mit integrierter Antenne gemäß einem Basisausführungsbeispiel; -
2a ,2b schematische Darstellung der Integration des Transponders als IP-Block/Black-Box in das Design/Layout einer zu schützenden integrierten Schaltung (z. B. mittels Einbettung) entsprechend Ausführungsbeispielen; -
3a ,3b schematische Darstellung eines Krypto-Transponder-Dies mit integrierter Antenne und Schutzhülle gemäß weiteren Ausführungsbeispielen; -
4a ,4b schematische Darstellung eines Krypto-Transponders in Schutzhülle mit externer Antenne gemäß weiteren Ausführungsbeispielen; -
5 eine schematische Darstellung einer direkten Integration von zu schützendem Schaltkreis und Krypto-Transponder in einem Bauteilgehäuse gemäß einem weiterem Ausführungsbeispiel; -
6 eine schematische Darstellung einer direkten Integration von zu schützendem Schaltkreis und Krypto-Transponder mit externer Antenne in einem Bauteilgehäuse gemäß weiterem Ausführungsbeispiel; und -
7 eine schematische Darstellung einer Systemübersicht zur Erläuterung der Funktionalität des Authentifizierungskonzepts.
-
1 a schematic representation of a basic variant of the transponder with an integrated antenna according to a basic exemplary embodiment; -
2a ,2 B Schematic representation of the integration of the transponder as an IP block / black box in the design / layout of an integrated circuit to be protected (e.g. by means of embedding) in accordance with exemplary embodiments; -
3a ,3b schematic representation of a crypto-transponder die with integrated antenna and protective cover according to further exemplary embodiments; -
4a ,4b schematic representation of a crypto-transponder in protective cover with external antenna according to further exemplary embodiments; -
5 a schematic representation of a direct integration of the circuit to be protected and crypto-transponder in a component housing according to a further embodiment; -
6th a schematic representation of a direct integration of the circuit to be protected and crypto-transponder with external antenna in a component housing according to a further embodiment; and -
7th a schematic representation of a system overview to explain the functionality of the authentication concept.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und der beiliegenden Zeichnungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleichwirkende Figuren und Strukturen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer aufeinander anwendbar bzw. austauschbar ist.Before exemplary embodiments of the present invention and the accompanying drawings are explained in the following, it should be pointed out that figures and structures with the same effect have the same effect the same reference numerals are provided, so that the description of these can be used or interchanged with one another.
Der Transponder selber umfasst beispielsweise CMOS-Schaltkreise, die unterschiedliche funktionale Blöcke, wie z. B. eine Energieversorgung, einen Speicher, ein Kryptographiemodul und ein Sende- und Empfangsmodul aufweisen kann. Mittels der Energieversorgung wird beispielsweise aus einem Sendewechselfeld eines Lesegeräts Energie gewonnen, um die Schaltkreise mit Energie zu versorgen. Ein Prozessor regelt dann beispielsweise das Auslesen einer in dem Speicher gespeicherten Information. Diese kann mittels des Kryptomoduls verschlüsselt sein, d. h. also, dass es sich bei der Information um ein Geheimnis handelt. Das Kryptomodul ist also ausgebildet, um ein kryptographisches Verfahren durchzuführen und dieses zu beschleunigen. Beispielsweise kann das Kryptomodul hierzu einen privaten elektronischen Schlüssel aufweisen. Entsprechend Ausführungsbeispielen können die Verschlüsselungsmechanismen z. B. auf Basis des PRESENT-Algorithmus (Block-Chiffre); besonders energieeffizientes Verfahren; geeignet für passive, batterielose Systeme; Standard
Die Information bzw. eine mit dem Geheimnis verschlüsselte Information bzw. eine von der Information/dem Geheimnis abgeleiteten Information kann dann mittels des Sende- und Empfangsmoduls auf Anfrage des Lesegeräts beispielsweise hin nach extern, d. h. beispielsweise an das Lesegerät übermittelt werden. Entsprechend Ausführungsbeispielen ist ein individuelles Schlüsselmaterial (privater elektronischer Schlüssel, wie z. B. der oben angesprochene privater elektronische Schlüssel) einmalig und irreversibel nach der Fertigung des Transponders in das Kryptographiemodul bzw. den zugehörigen Speicher einprogrammiert. Ferner kann beispielsweise eine entsprechende Zugriffsmöglichkeit nach der Programmierung entfernt werden, was es ermöglicht, dass der Schlüssel nach elektronischem Kontakt nicht mehr ausgelesen werden kann. Hierbei heißt „elektronischer Kontakt“ sowohl direkte elektrische Kontaktierung als auch die Kontaktierung über die Luftschnittstelle. Hierbei kann es vorteilhafterweise sein, dass eine mittels des Schlüssels unter Zuhilfenahme des Kryptomoduls bearbeitete Information über die Luftschnittstelle ausgelesen werden, nicht aber der Schlüssel selbst.The information or an item of information encrypted with the secret or an item of information derived from the information / the secret can then be sent externally by means of the transmitting and receiving module at the request of the reading device, for example. H. be transmitted to the reader, for example. According to exemplary embodiments, an individual key material (private electronic key, such as the private electronic key mentioned above) is programmed once and irreversibly into the cryptography module or the associated memory after the transponder has been manufactured. Furthermore, for example, a corresponding access option can be removed after programming, which makes it possible that the key can no longer be read after electronic contact. "Electronic contact" here means both direct electrical contact and contact via the air interface. It can be advantageous here for information processed by means of the key with the aid of the crypto module to be read out via the air interface, but not the key itself.
Bei dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass es sich bei der Antenne
Ausgehend von der integrierten Antenne
Beim Integrieren kann es sich entsprechend einer ersten Variante um ein Einbetten handeln, so dass das Transponder-Die entsprechend eingesetzt wird und dann mit der Gehäusemasse bzw. dem Mold-Material mit verkapselt wird. Alternativ hierzu wäre es auch denkbar, dass zusammen mit der integrierten Schaltung das Transponder-Die
Mit anderen Worten ausgedrückt heißt das, dass das Ausführungsbeispiel aus
Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel kann, wie in
Entsprechend Ausführungsbeispielen wird der Transponder
Nachfolgend wird Bezug nehmend auf
Bezugnehmend auf
Bei obigen Ausführungsbeispielen aus den
Die Ausführungsbeispiele aus
Aus einer anderen Perspektive kann das Ausführungsbeispiel aus
Wie in
In Bezug auf
In anderen Worten ausgedrückt heißt das, dass das Ausführungsbeispiel aus
In anderen Worten ausgedrückt heißt das, dass dieses Ausführungsbeispiel aus
Entsprechend alternativen Ausführungsbeispielen kann bei Integration des Transponders als IP Block in einen integrierten Schaltkreis die Antenne des Transponders andere Schaltungsteile des integrierten Schaltkreises in den oberen Metalllagen überdecken. Durch diese Anordnung kann die Reichweite erhöht, die Ausrichtung beim Auslesen vereinfacht oder der notwendige Platz des Transponders im integrierten Schaltkreis reduziert werden.Corresponding to alternative exemplary embodiments, when the transponder is integrated as an IP block in an integrated circuit, the antenna of the transponder can cover other circuit parts of the integrated circuit in the upper metal layers. This arrangement can increase the range, simplify the readout alignment or reduce the space required for the transponder in the integrated circuit.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft eine elektrische Komponente, wobei der Transponderschaltkreis auf den zu schützenden Schaltkreis vor dem Packaging Prozess aufgeklebt werden kann.Another embodiment creates an electrical component, wherein the transponder circuit can be glued to the circuit to be protected before the packaging process.
Alternativ kann entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen ein aus Chiplets bestehendes System in Package (SIP) mit einem Transponderchip im Package versehen werden.Alternatively, in accordance with further exemplary embodiments, a system in a package (SIP) consisting of chips can be provided with a transponder chip in a package.
Alternativ kann entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen jedes Chiplet in einem SIP mit einem eigenen Transponderchip versehen werden (entweder integriert in das Silizium oder aufgeklebt oder aufgebondet (z.B. thermisches Bonden) oder mit einem anderen Verfahren befestigt) auf das Silizium.Alternatively, according to further exemplary embodiments, each chiplet in a SIP can be provided with its own transponder chip (either integrated into the silicon or glued or bonded (e.g. thermal bonding) or attached using another method) to the silicon.
Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel können auch mehrere Transponder in einem Package integriert sein. Dies kommt z. B. dann vor, wenn mehrere Schaltkreise separat geschützt werden können. Das Auslesen erfolgt dann entsprechend einem Multi-Readout.According to a further exemplary embodiment, several transponders can also be integrated in one package. This comes e.g. This is the case, for example, when several circuits can be protected separately. The readout then takes place in accordance with a multi-readout.
Nachfolgend wird Bezug nehmend auf
Der Transponder
Entsprechend Ausführungsbeispielen kann ein erweitertes Schutzniveau durch folgende Prozedur erreicht werden. Das Lesegerät
An dieser Stelle sei angemerkt, dass entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen der Transponder
Ausgehen von der Integration eines Lesegeräts in einen Bestückungsautomaten kann ein Herstellungsverfahren dadurch charakterisiert werden, dass dieses beim Bestücken ein Auslesen einer Information des zu bestückenden Bauelements umfasst.Based on the integration of a reading device in an automatic placement machine, a manufacturing method can be characterized in that it includes reading out information about the component to be placed during placement.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.Although some aspects have been described in connection with a device, it goes without saying that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Analogously to this, aspects that have been described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or details or features of a corresponding device. Some or all of the method steps can be carried out by a hardware apparatus (or using a hardware Apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the most important process steps can be performed by such an apparatus.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.Depending on the specific implementation requirements, embodiments of the invention can be implemented in hardware or in software. The implementation can be carried out using a digital storage medium such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or a FLASH memory, a hard disk or other magnetic memory or optical memory are carried out on the electronically readable control signals are stored, which can interact with a programmable computer system or cooperate in such a way that the respective method is carried out. Therefore, the digital storage medium can be computer readable.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.Some exemplary embodiments according to the invention thus comprise a data carrier which has electronically readable control signals which are able to interact with a programmable computer system in such a way that one of the methods described herein is carried out.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahingehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.In general, exemplary embodiments of the present invention can be implemented as a computer program product with a program code, the program code being effective to carry out one of the methods when the computer program product runs on a computer.
Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.The program code can, for example, also be stored on a machine-readable carrier.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.Other exemplary embodiments include the computer program for performing one of the methods described herein, the computer program being stored on a machine-readable carrier.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.In other words, an exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das computerlesbare Medium sind typischerweise gegenständlich und/oder nicht-vergänglich bzw. nicht-vorübergehend.A further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program for performing one of the methods described herein is recorded. The data carrier, the digital storage medium or the computer-readable medium are typically tangible and / or non-perishable or non-temporary.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahingehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.A further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents or represents the computer program for performing one of the methods described herein. The data stream or the sequence of signals can, for example, be configured to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahingehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.Another exemplary embodiment comprises a processing device, for example a computer or a programmable logic component, which is configured or adapted to carry out one of the methods described herein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.Another exemplary embodiment comprises a computer on which the computer program for performing one of the methods described herein is installed.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.A further exemplary embodiment according to the invention comprises a device or a system which is designed to transmit a computer program for carrying out at least one of the methods described herein to a receiver. The transmission can take place electronically or optically, for example. The receiver can be, for example, a computer, a mobile device, a storage device or a similar device. The device or the system can, for example, comprise a file server for transmitting the computer program to the recipient.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.In some exemplary embodiments, a programmable logic component (for example a field-programmable gate array, an FPGA) can be used to carry out some or all of the functionalities of the methods described herein. In some exemplary embodiments, a field-programmable gate array can interact with a microprocessor in order to carry out one of the methods described herein. In general, in some exemplary embodiments, the methods are performed by any hardware device. This can be universally applicable hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the method, such as an ASIC.
Die hierin beschriebenen Vorrichtungen können beispielsweise unter Verwendung eines Hardware-Apparats, oder unter Verwendung eines Computers, oder unter Verwendung einer Kombination eines Hardware-Apparats und eines Computers implementiert werden.The devices described herein can be implemented, for example, using a hardware apparatus, or using a computer, or using a combination of a hardware apparatus and a computer.
Die hierin beschriebenen Vorrichtungen, oder jedwede Komponenten der hierin beschriebenen Vorrichtungen können zumindest teilweise in Hardware und/oder in Software (Computerprogramm) implementiert sein.The devices described herein, or any components of the devices described herein, can be implemented at least partially in hardware and / or in software (computer program).
Die hierin beschriebenen Verfahren können beispielsweise unter Verwendung eines Hardware-Apparats, oder unter Verwendung eines Computers, oder unter Verwendung einer Kombination eines Hardware-Apparats und eines Computers implementiert werden.For example, the methods described herein can be implemented using hardware apparatus, or using a computer, or using a combination of hardware apparatus and a computer.
Die hierin beschriebenen Verfahren, oder jedwede Komponenten der hierin beschriebenen Verfahren können zumindest teilweise durch Hardware und/oder durch Software ausgeführt werden.The methods described herein, or any components of the methods described herein, can be carried out at least in part by hardware and / or by software.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The above-described embodiments are merely illustrative of the principles of the present invention. It is to be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to other skilled persons. It is therefore intended that the invention be limited only by the scope of protection of the following patent claims and not by the specific details presented herein on the basis of the description and the explanation of the exemplary embodiments.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
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