DE19630755A1 - Halbleiter-Massenspeicher und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiter-Massenspeicher und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Zunehmend werden Halbleiter-Massenspeicher zum Speichern von Daten wie beispielsweise Software oder digitalisierter Audio- oder Videodaten eingesetzt. Während zu diesem Zwecke in der Vergangenheit vorwiegend ROM-Speicher (Read Only Memories) eingesetzt wurden, die ausschließlich durch den Hersteller des Speichers mit Daten beschreibbar sind (sogenannte Masken­ programmierung) ist zukünftig der verstärkte Einsatz von ein­ mal beschreibbaren Speichern (OTP, One Time Programmable) oder mehrmals programmierbaren Speichern (EEPROM, DRAM, Flash-Speicher) zu erwarten. Beim ROM ist die Herkunft des mit Daten beschriebenen Speichers eindeutig auf den Hersteller des Speichers zurückzuführen. Dagegen besteht bei den nach dem Herstellungsprozeß programmierbaren Speichern das Problem, daß Original und (unberechtigter Raub-)Kopie nicht unterschieden werden können, sofern gleichartige Speicher sowohl zum Speichern von Daten benutzt werden, die aufgrund besonderer Rechte (z. B. Urheberrecht) nur von Berechtigten, also nicht von Jedermann, kopiert bzw. gespeichert werden dürfen, als auch zur Abgabe an den freien Markt zum Zwecke des Bespielens mit beliebigen, nicht geschützten Daten. Es ist für Jedermann ohne Probleme möglich, mit diesen frei erhältlichen Speichern 1 : 1-Kopien der durch Rechte geschützten Daten vorzunehmen. Anschließend wäre dann eine Unterscheidung zwischen Original und (unzulässiger) Kopie nicht mehr möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halbleiter- Massenspeicher und ein entsprechendes Herstellungsverfahren anzugeben, bei dem eine Aussage über das Vorliegen eines Originals oder einer Kopie bestimmter rechtlich geschützter Daten möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren gemäß An­ spruch 1 und einen Halbleiter-Massenspeicher gemäß Anspruch 3 gelöst.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß der Massenspeicher einen zweiten Speicherbereich zur Aufnahme einer Kennung aufweist, der entnehmbar ist, ob ein erster Speicherbereich des Massenspeichers zum Speichern von Daten bestimmt bzw. vorgesehen ist, die nur von einem (oder mehreren) Berechtigten gespeichert werden dürfen, oder zum Speichern von Daten, die von Jedermann gespeichert werden dürfen.

Es sind beispielsweise wenigstens zwei Varianten des Halbleiter-Massenspeichers herstellbar, wobei eine erste Variante zum Speichern von Daten dienen soll, die nicht von Jedermann gespeichert werden dürfen, d. h. für die rechtlicher Schutz besteht. Derartige Daten dürfen nur durch einen Be­ rechtigten, dem dies rechtmäßig zusteht, gespeichert bzw. vervielfältigt werden. Eine zweite Variante des Halbleiter- Massenspeichers soll zum Speichern anderer Daten dienen. Zur Herstellung jedes der Massenspeicher wird ein erster und ein zweiter Speicherbereich erzeugt, wobei die jeweils zu spei­ chernden Daten im ersten Speicherbereich speicherbar sind. Hierfür weist der erste Speicherbereich Speicherzellen auf, die ein nachträgliches Beschreiben ermöglichen. Dies können z. B. OTP-Speicherzellen oder Flash-Speicherzellen sein. Im zweiten Speicherbereich wird eine unveränderliche Kennung ge­ speichert, die charakteristisch für die beiden Varianten des Massenspeichers ist. Zu diesem Zweck weist der zweite Spei­ cherbereich Speicherzellen auf, die nur genau einmal program­ mierbar sind. Dies sind beispielsweise OTP-Speicherzellen oder Flash-Speicherzellen, bei denen durch spezielle Deakti­ vierungsmechanismen ein Ändern eingeschriebener Daten verhin­ derbar ist.

Die erste Variante des Halbleiter-Massenspeichers ist, wie bereits gesagt, zum Speichern von Daten vorgesehen, die nicht von Jedermann gespeichert werden dürfen. Dies gilt z. B. für das Anfertigen einer Kopie von nur durch einen Berechtigten erlaubterweise speicherbaren Daten. Geschieht die Pro­ grammierung der Kennung durch den Hersteller des Massenspei­ chers, muß sichergestellt sein, daß die entsprechend gekenn­ zeichneten Massenspeicher nur an den Berechtigten geliefert werden, der zum Speichern der entsprechenden Daten berechtigt ist. Die zweite Version des Massenspeichers soll dagegen zum Speichern beliebiger Daten dienen und ist daher als beschreibbarer, zunächst keine Daten aufweisender Speicher für die Abgabe an den freien Markt gedacht.

Wird nun versucht, die Daten eines Exemplares der ersten Ver­ sion des Massenspeichers auf ein Exemplar der zweiten Version zu kopieren, gelingt dies zwar tatsächlich, so daß die recht­ lich geschützten Daten sich anschließend im ersten Speicher­ bereich der zweiten Variante befinden. Da jedoch die erfin­ dungsgemäße Kennung im zweiten Speicherbereich unveränderlich speicherbar ist, bevor eine Abgabe an den freien Markt er­ folgt, kann anschließend keine Kopie der Kennung des zu kopierenden Speichers erfolgen, so daß Original und Raubkopie zwar exakt dieselben Daten aufweisen, anhand der Kennung jedoch unterscheidbar ist, ob die Daten tatsächlich vom Berechtigten gespeichert worden sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläu­ tert:

Fig. 1a bis 1c zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Halbleiter-Massenspeichers,

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.

Anhand der Fig. 1a bis 1c soll nun das Prinzip der Erfin­ dung noch einmal erläutert werden.

Fig. 1a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Massenspeichers 30, der einen ersten Speicherbereich 10 und einen zweiten Speicherbereich 20 aufweist. Beim ersten Speicherbereich 10 handelt es sich um einen wenigstens einmal beschreibbaren Speicherbereich. Im zweiten Speicherbereich ist eine unveränderliche Kennung K speicherbar, die eine Un­ terscheidung verschiedener Versionen 301, 302 des Massenspei­ chers 30 ermöglicht. Erfindungsgemäß ist es möglich zwei na­ hezu identische Varianten 301, 302 des Massenspeichers 30 herzustellen, die sich allein aufgrund der Kennung K unter­ scheiden. Die Fig. 1a zeigt ein Ausführungsbeispiel der ersten Variante 301 des Massenspeichers 30, während die Fig. 1b ein Ausführungsbeispiel der zweiten Variante 302 des Mas­ senspeichers 30 zeigt. Bei den betrachteten Ausführungsbei­ spielen hat die Kennung K für jede der herzustellenden Ver­ sionen 301, 302 des Massenspeichers 30 jeweils einen charak­ teristischen Zustand 1, 0. Hat die Kennung K den Zustand 1, handelt es sich um die erste Version 301, hat sie den Zustand 0, handelt es sich um die zweite Version 302 des Massenspei­ chers 30.

Die erste Version 301 in Fig. 1a ist für das Speichern von Daten D1 im ersten Speicherbereich 10 vorgesehen, die nicht von Jedermann kopiert werden dürfen, sondern nur durch einen dazu rechtlich Befugten. Dies kann beispielsweise der Urheber eines Computerprogramms oder eines Film- oder Musikwerkes bzw. sein Rechtsnachfolger sein. Die zweite Version 302 des Massenspeichers 30 in Fig. 1b ist dafür vorgesehen, in ihrem ersten Speicherbereich 10 beliebige andere Daten D2 zu spei­ chern.

In vorteilhafter Weise ermöglicht die Erfindung einem Her­ steller des Massenspeichers 30, nur ein einziges Produkt zu fertigen und eine Unterscheidung in die beiden Versionen 301, 302 durch anschließendes Programmieren der Kennung K im zwei­ ten Speicherbereich 20 vorzunehmen. Der Hersteller kann dann die erste Version 301 an Kunden weitergeben, die darauf Daten D1 speichern wollen, die nicht von Jedermann gespeichert wer­ den dürfen und diese durch den Zustand 1 der Kennung K ent­ sprechend zu kennzeichnen. Gleichzeitig kann der Hersteller des Massenspeichers 30 entsprechend mit dem Zustand 0 der Kennung K gekennzeichnete Exemplare der zweiten Version 302 ohne darauf gespeicherte Daten an beliebige Dritte verkaufen. Gelangen nun beide Versionen 301, 302 des Massenspeichers 30 auf den Markt, so ist durch die Erfindung eine Unterscheidung von Original und Raubkopie möglich: Wie bereits dargelegt zeigt Fig. 1a Daten D1, die durch einen Berechtigten in der durch den Zustand 1 der Kennung K gekennzeichneten ersten Version 301 des Massenspeichers 30 gespeichert worden sind. Hierbei handelt sich also um ein Original. Findet man nun einen Speicher wie den in Fig. 1c gezeigten auf dem Markt, der durch den Zustand 0 seiner Kennung K eindeutig als ein Exemplar der zweiten Version des Massenspeichers 30 gekennzeichnet ist und weist auch dieser die Daten D1 auf, so steht fest, daß dieser Speicher 302 nicht vom Berechtigten mit den Daten D1 versehen wurde, sondern daß es sich dabei um eine unrechtmäßige Kopie handelt.

Fig. 2 zeigt in ihrem linken Teil eine Grundversion 300 des Massenspeichers 30, bei der die Kennung K derjenigen der ersten Variante 301 entspricht, beim gezeigten Ausführungs­ beispiel ist die Kennung K gleich 1. Um nun die zweite Ver­ sion 302 des Speichers 30 zu erzeugen, ist es möglich, die Kennung K entsprechend auf den Zustand 0 umzuprogrammieren. Ein solches Vorgehen ist beispielsweise bei OTPs möglich, bei denen die Speicherzellen nach der Herstellung bereits einen logischen Zustand gespeichert haben, der dann nachträglich noch umprogrammierbar ist. Um die Kennung K zur Herstellung der ersten Version 301 definitiv festzulegen, ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, eine Umprogrammierung des zweiten Speicherbereichs 20 durch entsprechende Deaktivierungselemente unmöglich zu machen. Zur Herstellung der zweiten Version 302 erfolgt eine (irreversible) Umprogrammierung der Speicherzellen des zweiten Speicherbereiches 20.

Bei den gezeigten Massenspeichern 30 wurden bewußt nur die erfindungswesentlichen Elemente dargestellt. Daneben noch für den Aufbau derartiger Massenspeicher 30 notwendige Komponen­ ten wie Adreßansteuerung, Fehlerkorrektur, etc., wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, wurden nicht dargestellt.

Zur Unterscheidung zweier Versionen 301, 302 des Massenspei­ chers 30 reicht im Prinzip ein Bit im zweiten Speicherbereich 20 aus. Sollen mehr als zwei Versionen unterschieden werden, müssen entsprechend mehr Bits vorgesehen werden. Auf diese Weise wäre es möglich, unterschiedlichen zu schützenden Daten D1, die nur durch jeweils Berechtigte gespeichert werden dürfen, individuelle Kennungen zuzuordnen. Das gleiche gilt für unterschiedliche Berechtigte, so daß beispielsweise un­ terschiedlichen Software-Herstellern durch den Hersteller der Massenspeicher 30 individuelle Kennungen K zugeteilt werden können.

Die Darstellung des ersten Speicherbereichs 10 und des zwei­ ten Speicherbereichs 20 als zwei getrennte Blöcke wie in den Fig. 1a bis 2, dient nur dem Verständnis und ist keines­ wegs einschränkend dahingehend zu verstehen, daß beide Spei­ cherbereiche 10, 20 tatsächlich physikalisch voneinander ge­ trennt sind. Der zweite Speicherbereich 20 kann also im sel­ ben Speicherzellenfeld wie der Speicherbereich 10 angeordnet sein. Es ist möglich, insbesondere im letztgenannten Fall, daß die beiden Speicherbereiche 10, 20 vom gleichen Speicher­ typ sind. Besonders geeignet zur Realisierung eines solchen Speichers ist ein OTP. Diese nur einmal programmierbaren Speicher können bereits durch den Hersteller durch Program­ mierung des zweiten Speicherbereichs 20 eindeutig als erste 301 oder zweite 302 Version des Massenspeichers 30 gekenn­ zeichnet werden, wobei diese Programmierung aufgrund der nur einmaligen Programmierbarkeit des OTP unveränderlich ist.

Es ist auch denkbar, die Programmierung des zweiten Speicherbereichs 20 bereits während des tatsächlichen Herstellprozesses durchzuführen. Dann könnte der zweite Speicherbereich 20 beispielsweise ein ROM-Bereich sein, während der erste Speicherbereich 10 ein beschreibbarer Bereich (z. B. OTP-Flash etc.) sein kann. Ist der zweite Speicherbereich 20 ein ROM, erfolgt dessen Programmierung durch Maskenprogrammierung, so daß die Herstellprozesse für die unterschiedlichen Versionen 301, 302 des Massenspeichers 30 hinsichtlich dieser Maskenprogrammierung unterschiedlich sein müssen, ansonsten jedoch völlig identisch sein können.

Claims (4)

1. Herstellungsverfahren für einen Halbleiter-Massenspeicher (30):

• - es wird ein erster (10) und ein zweiter (20) Speicherbereich erzeugt,
• - im zweiten Speicherbereich (20) wird eine unveränderliche Kennung (K) gespeichert, der entnehmbar ist, ob der erste Speicherbereich (10) zum Speichern von Daten (D1) vorgesehen ist, die nur von einem Berechtigten gespeichert werden dürfen, oder zum Speichern von Daten (D2), die von Jedermann gespeichert werden dürfen.

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, es wird im Falle, daß der erste Speicherbereich (10) zum Speichern von Daten (D1) dient, die nur von einem Berechtigten gespeichert werden dürfen, eine Kennung (K) im zweiten Speicherbereich (20) gespeichert, die charak­ teristisch für die zu speichernden Daten (D1) und/oder für den Berechtigten ist.

3. Halbleiter-Massenspeicher (30)

• - mit einem ersten (10) und einem zweiten (20) Speicherbereich,
• - der zweite Speicherbereich (20) dient zum Speichern einer Kennung (K),
• - die Kennung (K) dient zur Unterscheidung, ob der erste Speicherbereich (10) vorgesehen ist
• - zum Speichern von Daten (D1), die nur von einem Berechtigten gespeichert werden dürfen, oder
• - zum Speichern von Daten (D2), die von jedermann gespeichert werden dürfen.

4. Massenspeicher nach Anspruch 3, bei dem die Kennung (K), im Falle, daß der erste Speicherbereich (10) zum Speichern von Daten (D1) vorgesehen ist, die nur von einem Berechtigten gespeichert werden dürfen, charakteristisch für bestimmte Daten (D1) und/oder einen bestimmten Berechtigten ist.