FR2667418A1

FR2667418A1 - Integrated circuit including an application memory and chip card (smart card) furnished with such a circuit

Info

Publication number: FR2667418A1
Application number: FR9012113A
Authority: FR
Inventors: Kowalski Jacek
Original assignee: Gemplus Card International SA
Current assignee: Gemplus SA
Priority date: 1990-10-02
Filing date: 1990-10-02
Publication date: 1992-04-03
Also published as: FR2667418B1

Abstract

The invention relates to an integrated circuit furnished with an application memory (201) including areas with different functionality. It consists in associating an area memory (102) word for word (301, 302) with this application memory. The content of each word of the area memory determines the functionality of the word of the memory associated therewith. This content is written in when the circuit is customized. It allows manufacture of integrated circuits whose memory map is not fixed at manufacture.

Description

CIRCUIT INTEGRE COMPORTANT UNE MEMOIRE D'APPLICATION ET
CARTE A PUCE MUNIE D'UN TEL CIRCUIT.INTEGRATED CIRCUIT COMPRISING AN APPLICATION MEMORY AND
CHIP CARD PROVIDED WITH SUCH A CIRCUIT.

La présente invention se rapporte aux circuits intégrés qui comportent une mémoire d'application que l'on peut diviser en zones présentant des fonctionnalités différentes. Elle s'applique plus particulièrement aux circuits intégrés qui comprennent des circuits d'exploitation de la mémoire formant une logique simple ne constituant pas un microprocesseur. The present invention relates to integrated circuits which include an application memory which can be divided into zones having different functionalities. It applies more particularly to integrated circuits which include memory operating circuits forming simple logic not constituting a microprocessor.

Ces circuits sont surtout utilisés dans les cartes à mémoire, dites à puce", pour lesquelles le prix de revient est un paramètre important qui serait trop élevé par le coût d'un microprocesseur.These circuits are mainly used in memory cards, known as "smart cards", for which the cost price is an important parameter which would be too high by the cost of a microprocessor.

Lorsqu'un circuit intégré comportant une mémoire est muni d'un microprocesseur, il est très facile de gérer cette mémoire par logiciel en y définissant des zones dont les fonctionnalités et les emplacements physiques sont déterminés par les instructions du logiciel. Cette gestion est alors très souple puisqu'il suffit de modifier quelques instructions pour modifier la répartition et les fonctionnalités des zones. When an integrated circuit comprising a memory is provided with a microprocessor, it is very easy to manage this memory by software by defining there zones whose functionalities and physical locations are determined by the instructions of the software. This management is then very flexible since it suffices to modify a few instructions to modify the distribution and functionality of the zones.

Quand un circuit intégré comportant une mémoire n'est pas muni d'un microprocesseur, mais seulement de quelques circuits logiques permettant l'accès à cette mémoire en lecture, écriture et programmation, on définit généralement les emplacements et les fonctionnalités des différentes zones de la mémoire lors de la fabrication du circuit en utilisant des masques appropriés. Pour modifier ces zones il faut donc modifier les masques, ce qui est une procédure lourde, longue et coûteuse. When an integrated circuit comprising a memory is not provided with a microprocessor, but only with a few logic circuits allowing access to this memory in reading, writing and programming, the locations and the functionalities of the various zones of the memory when manufacturing the circuit using appropriate masks. To modify these zones, it is therefore necessary to modify the masks, which is a cumbersome, long and costly procedure.

Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose un circuit intégré comportant une mémoire d'application formée de mots et des moyens pour adresser ces mots, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une mémoire de zones formée d'autant de mots que la mémoire d'application ; ces mots étant associés un par un aux mots de la mémoire d'application pour définir la fonctionnalité de ceux-ci et pouvant être programmés après la fabrication du circuit intégré. To overcome these drawbacks, the invention provides an integrated circuit comprising an application memory formed of words and means for addressing these words, characterized in that it also comprises a memory of zones formed of as many words as the application memory; these words being associated one by one with the words of the application memory to define the functionality of these and can be programmed after the manufacture of the integrated circuit.

Par ailleurs, l'invention n'est pas exclusive pour les circuits ne comportant pas de microprocesseurs, mais elle peut aussi s'utiliser dans de tels circuits en combinant ses avantages propres à ceux provenant de l'utilisation d'un tel microprocesseur. Furthermore, the invention is not exclusive for circuits not comprising microprocessors, but it can also be used in such circuits by combining its own advantages with those arising from the use of such a microprocessor.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante faite en regard des figures annexées qui représentent - la figure 1, une répartition des zones dans une mémoire de circuit intégré; - la figure 2, un schéma partiel d'un circuit intégré selon l'invention - la figure 3, un schéma électrique de deux mots de mémoire du circuit de la figure 2 ; et - les figures 4 à 6, des schémas de réalisations particulières des cellules de la mémoire de zones. Other features and advantages of the invention will appear clearly in the following description given with reference to the appended figures which represent - FIG. 1, a distribution of the zones in an integrated circuit memory; - Figure 2, a partial diagram of an integrated circuit according to the invention - Figure 3, an electrical diagram of two memory words of the circuit of Figure 2; and - Figures 4 to 6, diagrams of specific embodiments of the cells of the zone memory.

On a représenté sur la figure 1 un exemple de répartition de zones dans la mémoire d'un circuit de type synchrone, c'est-à-dire sans microprocesseur, pour carte à puce. FIG. 1 shows an example of the distribution of zones in the memory of a synchronous type circuit, that is to say without a microprocessor, for a smart card.

Ces zones comprennent des zones mémoire 101 à 104, de type connu ROM, EEPROM, EPROM, et PROM, ainsi qu'une zone 105 comportant un ou plusieurs codes, destinés par exemple à la protection du circuit, et une zone 106 destinée à servir de compteur, par exemple pour compter le nombre d'utilisations du circuit. These zones include memory zones 101 to 104, of known type ROM, EEPROM, EPROM, and PROM, as well as a zone 105 comprising one or more codes, intended for example for protecting the circuit, and a zone 106 intended to serve counter, for example to count the number of uses of the circuit.

Selon l'art connu, l'emplacement et le contenu des zones 101 à 106 seraient déterminés par les masques utilisés lors de la fabrication du circuit. According to known art, the location and the content of zones 101 to 106 would be determined by the masks used during the manufacture of the circuit.

Selon l'invention, on utilise, comme représenté en figure 2, une mémoire d'application 201, associée à une mémoire de zones 202. Ces mémoires, dont on n'a représenté qu'une partie, sont associées de manière à ce qu'un mot de l'une corresponde à un mot de l'autre. L'adressage de ces mots est effectué par un circuit d'adressage 203, dont les lignes de sortie 204 commandent chacune la sélection d'un mot de la mémoire d'application et du mot correspondant de la mémoire de zones. According to the invention, as shown in FIG. 2, an application memory 201 is used, associated with a zone memory 202. These memories, of which only a part has been represented, are associated so that 'a word from one corresponds to a word from the other. The addressing of these words is carried out by an addressing circuit 203, the output lines 204 of which each command the selection of a word from the application memory and from the corresponding word from the zone memory.

Selon une pratique courante, les circuits intégrés sont livrés vierges, à ltexception peut-être de quelques mots de protection, par le fabricant de circuits au fabricant de dispositifs intégrant ces circuits, un fabricant de cartes à puce par exemple. Ce dernier teste les circuits et les personnalise, à une étape de la fabrication variable selon le cas, en inscrivant dans la mémoire diverses données nécessaires pour l'usage qui sera ensuite fait du dispositif comportant le circuit. Cette personnalisation concerne la mémoire d'application. According to current practice, integrated circuits are delivered blank, with the possible exception of a few protective words, by the manufacturer of circuits to the manufacturer of devices integrating these circuits, a manufacturer of smart cards for example. The latter tests the circuits and personalizes them, at a variable manufacturing stage depending on the case, by writing into the memory various data necessary for the use which will then be made of the device comprising the circuit. This customization concerns the application memory.

Selon l'invention, pendant cette étape de personnalisation on inscrit dans la mémoire de zones les données qui indiquent pour chaque mot la zone à laquelle il est affecté. According to the invention, during this personalization step, the data which indicates for each word the zone to which it is assigned is written into the zone memory.

Ainsi, par exemple dans le cas d'une mémoire d'application qui est initialement de type EEPROM, avec des mots de configuration de 2 bits on peut définir dans la mémoire d'application quatre zones telles que 00

Thus, for example in the case of an application memory which is initially of the EEPROM type, with 2-bit configuration words we can define in the application memory four zones such as 00

EEPROM (toute opération est permise) 01

EEPROM (any operation is allowed) 01

EPROM (seule la programmation et la lecture sont permises) 10

EPROM (only programming and reading are allowed) 10

ROM (seule la lecture est permise) îl

compteur des unités de programmation
Bien entendu, plus les mots de la mémoire de zones comporteront de bits, plus on pourra définir des types de zones différents.ROM (only reading allowed) îl

programming unit counter
Of course, the more bits in the zone memory will contain bits, the more different types of zones can be defined.

Pour faciliter la réalisation physique du composant, il peut être utile d'avoir des mots de même longueur dans la mémoire de zones et dans la mémoire d'application, même si on n'utilise qu'une seule partie des mots de la mémoire de zones. Les adresses des mots correspondants sont ainsi les mêmes. Comme bien souvent les mots de la mémoire d'application sont d'une longueur de 16 bits, on voit que l'on n'a pas de limite pratique au nombre de zones que l'on peut définir. Cependant, l'utilisation d'un nombre de bits différent de 8 ou 16 ne pose aucun problème d'implantation. Il peut permettre d'économiser de la place en diminuant le nombre de bits inutiles. L'adressage de chacun de ces mots se fait par la même ligne de mot que pour la mémoire d'application. To facilitate the physical realization of the component, it may be useful to have words of the same length in the zone memory and in the application memory, even if only one part of the words in the memory of zones. The addresses of the corresponding words are thus the same. As very often the words in the application memory are 16 bits long, we see that there is no practical limit to the number of zones that can be defined. However, using a number of bits other than 8 or 16 does not pose any implementation problem. It can save space by reducing the number of unnecessary bits. The addressing of each of these words is done by the same word line as for the application memory.

L'inscription dans la mémoire d'application des mots destinés à la personnaliser se fait, selon le cas, avant ou après l'inscription des mots dans la mémoire de zones. The writing in the application memory of the words intended to personalize it is done, as the case may be, before or after the writing of the words in the zone memory.

Ainsi, par exemple, pour une zone définie comme étant une ROM, dont on ne peut donc plus changer le contenu pendant l'application, on inscrira le contenu de cette zone avant d'inscrire celui des mots correspondants de la mémoire de zone puisque, par principe, ce seront ces derniers qui, en définissant la zone comme étant une ROM, vont interdire l'écriture dans celle-ci. Thus, for example, for a zone defined as being a ROM, the content of which can therefore no longer be changed during the application, the content of this zone will be written before writing that of the corresponding words from the zone memory since, in principle, it will be the latter who, by defining the zone as being a ROM, will prohibit writing in it.

Lorsque la personnalisation du circuit est terminée, on fait basculer celui-ci dans un stade où il est disponible pour l'application et où on ne peut plus, en principe, modifier la personnalisation. Dans ce stadé, on pourra, si on le souhaite, interdire la lecture (en sortie du circuit) de la mémoire de zones, si cette lecture était autorisée pendant la personnalisation, par exemple par positionnement d'un signal extérieur, envoi d'une instruction, ou écriture d'un bit dans un registre adéquat. On peut par exemple rendre ce basculement irréversible en brulant un fusible. When the customization of the circuit is complete, we switch it to a stage where it is available for the application and where we can no longer, in principle, modify the personalization. In this stage, we can, if desired, prohibit the reading (at the output of the circuit) of the zone memory, if this reading was authorized during personalization, for example by positioning an external signal, sending a instruction, or writing of a bit in a suitable register. We can for example make this changeover irreversible by blowing a fuse.

Lors du fonctionnement de l'application, les mots de la mémoire de zone 202 sont donc adressés en même'temps que ceux de la mémoire d'application 201 et sont systématiquement lus Le contenu du mot de zone ainsi lu est appliqué à un décodeur 205 qui permet de déterminer la zone à laquelle appartient le mot d'application correspondant et donc les fonctions autorisées, interdites, ou obligatoires. Le décodeur 205 adresse alors un signal de commande adéquat à des circuits de fonction 206 qui permettent d'obtenir ces fonctions. Ainsi dans 1' exemple représenté, le circuit 206 sert de registre d'écriture/lecture des mots de la mémoire d'application et, dans le cas où la zone déterminée par le mot lu dans la mémoire de zone est une
ROM, le décodeur 205 bloque la fonction écriture du registre 206 et autorise seulement la fonction lecture
Dans un autre exemple, si la zone correspond à un compteur, le circuit 206 incrémente d'une unité le contenu du mot de la mémoire d'application.During operation of the application, the words of the zone memory 202 are therefore addressed at the same time as those of the application memory 201 and are systematically read. The content of the zone word thus read is applied to a decoder 205 which makes it possible to determine the zone to which the corresponding application word belongs and therefore the authorized, prohibited or compulsory functions. The decoder 205 then sends an adequate control signal to function circuits 206 which make it possible to obtain these functions. Thus in the example shown, the circuit 206 serves as a register for writing / reading the words from the application memory and, in the case where the area determined by the word read from the area memory is a
ROM, the decoder 205 blocks the write function of the register 206 and only authorizes the read function
In another example, if the zone corresponds to a counter, the circuit 206 increments the word content of the application memory by one.

On a représenté sur la figure 3 un exemple de réalisation électrique d'un mot 301 d'une mémoire d'application et du mot correspondant 302 d'une mémoire de zone, toutes deux du type EEPROM comme décrit dans l'exemple précédent. FIG. 3 shows an example of an electrical embodiment of a word 301 from an application memory and the corresponding word 302 from a zone memory, both of the EEPROM type as described in the previous example.

Le mot 301 comprend 16 cellules de 1 bit, dont 3 seulement sont représentées. Ces cellules sont formées chacune d'un transistor de lecture individuel 303 en série avec un transistor de mémorisation effaçable 304. Word 301 includes 16 1-bit cells, only 3 of which are shown. These cells are each formed of an individual read transistor 303 in series with an erasable storage transistor 304.

Les sources des transistors 304 sont reliées ensemble et on leur applique un signal AG1 qui dépend de la fonction, lecture par exemple, activée. The sources of the transistors 304 are connected together and a signal AG1 is applied to them which depends on the function, reading for example, activated.

Les drains des transistors 303 sont reliés aux circuits d'exploitation tels que 206 par des connexions sur lesquelles apparaissent par exemple les signaux de lecture BL1 à BL16. The drains of the transistors 303 are connected to the operating circuits such as 206 by connections on which, for example, the read signals BL1 to BL16 appear.

Un transistor 305 commun de lecture reçoit sur son drain un signal de lecture VS1 qu'il vient appliquer par sa source à toutes les grilles des transistors 304, lorsque la lecture est activée. A common reading transistor 305 receives on its drain a reading signal VS1 which it applies by its source to all the gates of the transistors 304, when the reading is activated.

Enfin, les grilles des transistors 303 et celle du transistor 305 sont reliées ensemble à la ligne d'adressage 204, qui reçoit par exemple du décodeur 203, un signal L1 qui permet la sélection simultanée de tous les bits du mot 301. Finally, the gates of the transistors 303 and that of the transistor 305 are connected together to the address line 204, which receives for example from the decoder 203, a signal L1 which allows the simultaneous selection of all the bits of the word 301.

Toute cette organisation est classique et on ne décrira pas plus avant son fonctionnement. This whole organization is classic and we will not describe it any further before it works.

La structure du mot 302 est tout à fait semblable à celle du mot 301, sauf qu'elle ne comporte que trois cellules correspondant ainsi à 3 bits. The structure of word 302 is quite similar to that of word 301, except that it comprises only three cells thus corresponding to 3 bits.

Chaque cellule comporte un transistor 313 en série avec un transistor de mémorisation effaçable 314. Each cell includes a transistor 313 in series with an erasable storage transistor 314.

Les sources des transistors 314 sont reliées ensemble et reçoivent un signal AG2. Les drains des transistors 313 reçoivent ou émettent des signaux S1 à S3, et un transistor commun de lecture 313 reçoit sur son drain un signal de lecture VS2 qu'il transmet aux grilles des transistors 314.The sources of the transistors 314 are connected together and receive a signal AG2. The drains of the transistors 313 receive or transmit signals S1 to S3, and a common read transistor 313 receives on its drain a read signal VS2 which it transmits to the gates of the transistors 314.

Comme AG2 et VS2 sont séparés on peut donc commander de manière séparée les mots 301 et 302, et par exemple programmer le mot 302 sans toucher au mot 301, soit qu'il soit déjà écrit, soit qu'il reste vierge.As AG2 and VS2 are separate, it is therefore possible to command the words 301 and 302 separately, and for example to program the word 302 without touching the word 301, either that it is already written, or that it remains blank.

Par contre, la ligne d'adressage 204 est commune aux deux mots et vient relier ensemble les grilles des transistors 313 et celle du transistor 315. On the other hand, the address line 204 is common to the two words and comes together to connect the gates of the transistors 313 and that of the transistor 315.

Ainsi, on adresse toujours simultanément les deux mots, même si leur fonctionnement n'est pas simultanément le même, comme vu plus haut.Thus, the two words are always addressed simultaneously, even if their operation is not simultaneously the same, as seen above.

Pour programmer le mot 302, il faut appliquer les signaux suivants
- L1 = 20 V
- VS2 = 0V
- AG2 flottant ou > 10 V
- S1, S2, S3 = 20 V lorsque le bit correspondant doit être programmé.To program word 302, apply the following signals
- L1 = 20 V
- VS2 = 0V
- AG2 floating or> 10 V
- S1, S2, S3 = 20 V when the corresponding bit must be programmed.

A titre de variante, on peut prévoir de figer à la fabrication du circuit certains bits de certains mots dans la mémoire de zone. Pour cela, on peut remplacer les cellules correspondant à ces bits par des cellules comme celles représentées sur les figures 4 à 6. Alternatively, provision may be made to freeze certain bits of certain words in the zone memory during the manufacture of the circuit. For this, the cells corresponding to these bits can be replaced by cells like those represented in FIGS. 4 to 6.

Sur la figure 4, le transistor de mémoire est remplacé par une résistance 404 alimentée par un transistor de lecture 403. On obtient ainsi un bit 0. In FIG. 4, the memory transistor is replaced by a resistor 404 supplied by a read transistor 403. A bit 0 is thus obtained.

I1 en est de même sur la figure 5, où la résistance a été supprimée, le transistor de lecture 503 ayant lui-même une résistance suffisante. I1 is the same in Figure 5, where the resistance has been removed, the read transistor 503 itself having sufficient resistance.

Enfin, avec le schéma de la figure 6, où le transistor 603 a sa source flottante non reliée à la connexion recevant le signal AG2, on obtient un bit 1. Finally, with the diagram in FIG. 6, where the transistor 603 has its floating source not connected to the connection receiving the signal AG2, a bit 1 is obtained.

Claims

1 - Integrated circuit comprising an application memory formed of words (301) and means (203) for addressing these words, characterized in that it also comprises a zone memory (201) formed of as many words ( 302) as the application memory; these words being associated one by one with the words of the application memory to define the functionality of these and can be programmed after the manufacture of the integrated circuit.

2 - Integrated circuit according to claim 1, characterized in that the addressing means (204) make it possible to simultaneously address a word (301) from the application memory and the associated word (302) from the zone memory.

3 - Integrated circuit according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises means for decoding (205) the content of a word (302) from the zone memory, and means (206) controlled by these decoding means to authorize the functionalities permitted by the content of the word from the zone memory and to prohibit others.

4 - Integrated circuit according to claim 3, characterized in that the means (206) controlled by the decoding means make it possible to prohibit the erasure of the words from a zone.

5 - Integrated circuit according to any one of claims 3 and 4, characterized in that the means (206) controlled by the decoding means allow only to read the words of a zone.

6 - Integrated circuit according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises means making it possible to prohibit the output of the circuit from the reading of the words from the zone memory.

7 - Integrated circuit according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the memory cells (303-305) of the application memory and (313-315) of the zone memory are physically of the same type. each other, aligned (21) with each other, and read and programmed by physically and functionally different devices (205,206).

8 - Chip card provided with an integrated circuit according to any one of claims 1 to 7.