JP2004259273A - 集積回路の動作モードを選択する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】決定的にロックすることができ、ヒューズまたは同様の問題を提示する逆ヒューズを含まない集積回路の動作モードを選択するためのデバイス、および、その製造方法を提供する。
【解決手段】製造後にプログラミングに先立って初期内容を提示する、プログラム可能な不揮発メモリと、メモリの初期内容を表す第１の記号を記憶するための手段と、メモリの現在の内容を表す第２の記号を計算するための手段、および、第１と第２の記号との間の差を評価するため、および、差が所定の閾値より大きい時に動作モード選択信号を非活性化するための手段を含む集積回路の動作モードを選択するためのデバイス。
【選択図】図２

Description

本発明は、集積回路の動作モードをいくつかのモードの中から選択することに関し、詳細には、所定の動作モードを確実に禁止または選択することに関する。

従来の集積回路は全ての回路機能へのアクセスを可能にする予約モード、および、限られた数の回路機能にアクセスを可能にするユーザ・モードを含む。このようなデバイスは、例えば回路を起動させるために最初に予約モードで使用され、回路の試験および回路内の機密情報の記憶を可能にする。続いて、選択用デバイスは、回路がユーザ・モードでのみ開始できるようにロックすることができ、それによって、記憶された機密情報を読み取る、あるいは修正することができない。

図１は、例えばスマート・カードに対応し、機能ブロック４（ＦＵＮＣＴ）を含む安全な応用例のために意図された集積回路２（ＩＣ）の概略を示す。ブロック４は選択デバイス６（ＳＥＬＥＣＴ）の入力端子に制御信号ＣＯＭを送り、デバイス６の出力端子から選択信号ＳＥＬを受け取る。デバイス６は電源電圧Ｖｄｄとデバイス６の出力端子との間に接続されるヒューズ７を含み、その溶融は活性信号ＣＯＭの受領によって制御される。入出力アクセス８によってブロック４に接続される回路２の環境は図示しない。

ブロック４は、活性信号ＳＥＬを受け取る場合、すなわち、ヒューズ７が溶融していない限り、予約モードで動作し、そうでなければ、ユーザ・モードで動作するように構成される。均等なシステムは、機能を不活性にするために回路を閉じる逆ヒューズも使用することができる。信号ＣＯＭは、オペレータがその活性化を制御しない限り不活性である。最初に、すなわち、回路の製造後、ヒューズ７は溶融しておらず、ブロック４は予約モードで動作する。オペレータはアクセス８を介してブロック４を試験し、プログラムすることができる。ブロック４の試験およびプログラムミングが完了した後で、オペレータは、ヒューズ７を溶融し、ユーザ・モードを確実に選択させるために、ブロック４を制御し、デバイス６の入力端子に活性信号ＣＯＭを送る。

ヒューズ７は、ユーザに、信号ＳＥＬのキー入力によって予約モードを再活性化することを禁止するように集積回路内で構成される。残念ながら、このようなヒューズは、ある条件下で、溶融した後に再び形成することがある。したがって、ヒューズによって実施される信号ＳＥＬの状態のプログラミングの不揮発特性は失われる。

さらに、ヒューズの溶融を制御することは大きな電力を必要とし、このことは、ブロック４またはデバイス６が電源要素を含むことを必要とする。このような要素は回路のサイズおよび電力消費量を増大させる。

さらに、集積回路内にヒューズを形成することは、例えばトンネル酸化物の堆積のステップなどある種の製造工程を必要とし、それらは、例えば強磁性メモリを備える集積回路の工程など、全ての集積回路製造工程において利用可能というわけではない。したがって、図１にあるものなどの動作モード選択デバイスを設けた強磁性メモリを備える回路を形成することは、現在、可能ではない。

本発明の目的は、確実にロックすることができ、ヒューズまたは同様の問題を提示する逆ヒューズを含まない集積回路の動作モードを選択するためのデバイスを提供することである。

本発明の他の目的は、占有する表面積が少ないデバイスを提供することである。

本発明の他の目的は、電力消費量が少ないデバイスを提供することである。

本発明はそのような選択デバイスを含む集積回路およびそのような回路を製造するための方法も目的とする。

また、本発明は集積回路の動作モードを選択するための方法を目的とする。

これらおよび他の目的を達成するために、本発明は
製造後にプログラミングに先立って初期内容を提示する、プログラム可能な不揮発メモリと、
メモリの初期内容を表す第１の記号を記憶する手段と、
メモリの現在の内容を表す第２の記号を計算する手段と、
第１と第２の記号との間の差を評価するための、および、差が所定の閾値より大きい時に動作モード選択信号を非活性化するための手段とを含む集積回路の動作モードを選択するためのデバイスを提供する。

本発明の実施形態によれば、メモリは、それぞれが複数の値のいずれか１つを取れるサブ領域に分割され、
第１の記号は、前記サブ領域における複数の値それぞれのいくつかの初期の発生を含み、および、
第２の記号は、前記サブ領域における複数の値それぞれのいくつかの現在の発生を含む。

本発明の実施形態によれば、第１と第２の記号との間の差を評価するための手段は、第１と第２との記号における複数の値それぞれについて、それぞれ発生数の間の差を計算し、差の絶対値を合計する。

本発明は、動作モード選択信号が活性である限りは第１のモードで、そうでなければ第２のモードで動作する選択デバイスを含む集積回路も提供する。

本発明の実施形態によれば、選択デバイスのメモリの少なくとも一部は、第１の動作モードで書込むことのみができるメモリまたはメモリ領域である。

本発明の実施形態によれば、第２の記号は回路に電源が入れられる毎に計算される。

本発明は、製造後にプログラム可能な不揮発メモリを含む集積回路の動作モードを選択するための方法であって、
集積回路を製造した時点で、プログラミングに先立って、記憶手段内のメモリの初期の内容を表す第１の記号を記憶するステップと、
集積回路の製造後、メモリの現在の内容を表す第２の記号を制御可能に計算し、第１と第２の記号との間の差を評価し、差が所定の閾値より大きい時に動作モード選択信号を非活性化するステップとを含む方法も提供する。

本発明の前述の目的、特徴、および、利点は添付の図面と関連して特定の実施形態の以下の非限定的な説明において詳細に説明する。

同じ要素は異なる図面においても同じ参照番号で指定されている。本発明の理解に必要な要素のみを示す。

図２は、入出力アクセス８によって（図示しない）環境に接続される機能ブロック４（ＦＵＮＣＴ）を有する集積回路９（ＩＣ）の概略を示す。ブロック４は、書込みバス（ＷＲ）によって本発明の特徴による選択デバイス１０（ＳＥＬＥＣＴ）に接続され、デバイス１０から信号ＳＥＬを受け取る。本発明の実施形態によれば、デバイス１０は、製造後にプログラム可能な、例えばＦｅＲＡＭ型の不揮発性メモリ１２（ＮＶＭＥＭ）を含み、書込みバス１１を受け取る。メモリ１２はＲＯＭではない。ＲＯＭ１４などの記憶手段は、メモリ１２の製造後いかなるプログラミングにも先立って、メモリ１２の初期の内容を表す第１の信号ＩＮＩＴを記憶する。メモリ１２の初期の内容が評価される方法は以下に説明する。計算手段１６（ＰＲＯＣ）は、メモリ１２から読出し、メモリ１２の現在の内容を表す第２の信号ＣＵＲを発生するように制御可能に構成される。制御手段１８（ＣＯＭ）は記号ＩＮＩＴおよびＣＵＲを、この２つの記号間の差を計算するために受け取り、差が所定の閾値より小さい限り活性であり、そうでなければ不活性である信号ＳＥＬを発生するように構成される。

ブロック４は、既に説明したように、もしこれが活性信号ＳＥＬを受け取れば、予約モードで、また、そうでなければユーザ・モードで動作する。メモリ１２への書込みが発生しない限り、記号ＣＵＲは実質的に記号ＩＮＩＴに等しく、信号ＳＥＬは活性である。したがって、ブロック４は、最初、予約モードで動作する。ユーザ・モードを選択するために、オペレータは所定の値をメモリ１２に書込むためにブロック４を制御できる。所定の値は、記号ＣＵＲが記号ＩＮＩＴとは（所定の許容誤差で）異なるように、かつ、制御手段１８が信号ＳＥＬを非活性化するように選択される。例えば、計算手段１６は、図示しない手段によって発生される電源を入れる信号ＰＷＯＮを受領した時点での回路９の電源を入れる毎の時点において、記号ＣＵＲを計算するために制御することができる。

好ましくは、ブロック４は、予約モード以外でのメモリ１２へのいかなる書込みも禁止する。それによって、ユーザ・モードに入った後で、記号ＣＵＲを修正するためにメモリ１２に不正に書込み、予約モードに戻ることが不可能になる。したがって、ユーザ・モードの選択は決定的になる。

したがって、本発明はヒューズまたは逆ヒューズを含まない確実にロック可能な集積回路の動作モードを選択するためのデバイスを提供する。

本発明の他の利点は、不揮発性プログラマブル・メモリ、特に強磁性メモリの製造を可能にするいかなる技術においても、そのようなデバイスを形成できることである。

本発明の他の長所は、そのようなデバイスが、可能なヒューズを溶融するための電源要素を必要としないことである。

本発明は、不揮発性プログラマブル・メモリが機能ブロックから分離された実施形態に関して説明された。しかし、実際的な理由のために、選択デバイスのプログラマブル・メモリは機能ブロックのプログラマブル・メモリの予約された領域であってもよい。好ましくは、選択ブロックのプログラマブル・メモリは、予約モードにおいて独占的に接触／利用が可能な機密のソフトウェアまたはデータを記憶することを意図された機能ブロックのプログラマブル・メモリの領域であってもよい。

図３に関連して説明する代替の実施形態によれば、選択デバイスは機能ブロックのプログラマブル・メモリ全体の内容に相当する記号ＩＮＩＴおよびＣＵＲの比較も行う。

図３において、集積回路１９（ＩＣ）は機能ブロック４’（ＦＵＮＣＴ）を含む。ブロック４’は、（図示しない）環境に入出力アクセス８によって、また、製造後にプログラム可能な不揮発性メモリ２２（ＮＶＭＥＭ）に書込み／読出しバス（ＷＲ／ＲＤ）によって接続されるマイクロプロセッサ２０（μＰ）を含む。前述のブロック４と実質的に同じ動作を有するブロック４’は、選択デバイス２４から信号ＳＥＬを受け取る。この代替によれば、デバイス２４は図２の同様のデバイス１０、読出し専用メモリ１４、計算手段１６、および、制御手段１８を含む。しかし、ＲＯＭ１４は、製造後に、かつ、いかなるプログラミングにも先立って、メモリ２２の初期の内容を表す記号ＩＮＩＴを記憶し、計算手段１６はメモリ２２の現在の内容を表す記号ＣＵＲを制御可能に計算するためにバスＷＲ／ＲＤに接続される。

メモリ２２に書込みが発生しない限り、記号ＣＵＲは記号ＩＮＩＴに実質的に等しく、記号ＳＥＬは活性であり、ブロック４は予約モードで動作する。メモリ２２へのいかなる書込みも、次に電源を入れる際に、記号ＩＮＩＴとは異なる記号ＣＵＲを生じる。続いて、制御手段１８は信号ＳＥＬを非活性化し、ブロック４は予約モードでは最早動作できなくなる。

既に見たように、メモリ２２は予約モードにおいてのみ接触／利用が可能な領域を含むことができる。さらに、記号が計算される基礎となる内容の拡大されたサイズは、記号ＩＮＩＴに近い記号ＣＵＲを発生する可能性の高いそのような内容の不正な書込みを特に困難にする。

選択デバイスは、別個の計算手段１６および制御手段１８を含むように示した。代替として、計算手段１６および制御手段１８は、マイクロプロセッサ、例えば図３のマイクロプロセッサ２０の手段によってソフトウェアの形態で実施することができる。

図４は、製造後にプログラム可能なメモリ１２または２２の初期の内容、および、図２または３のデバイスのＲＯＭ１４の対応する内容の例を示す。図の例において、メモリ１２は、それぞれが０と１５との間の範囲にある１６個の値の１つを取ることができる１２８個の４ビットの領域またはデータワードに分割されている。記号ＩＮＩＴは、１６個の値の集合であり、そのそれぞれは最初に０から１５の１６個の値の１つを有するメモリ１２のワードの数にそれぞれ対応する。図の例において、２つのデータワードは初期値１を有し、６つのデータワードは初期値２を有し、３つのデータワードは初期値１４を有し、他の１１７個のデータワードは初期値０を有する。記号ＩＮＩＴは、以下の数の集合をＲＯＭ１４に最も低い階数から最も高い階数に記憶する。すなわち、１１７、２、６、０、０、０、０、０、０、０、０、０、０、０、３、０である。実際には、メモリ１２は、別のサイズを有し、それぞれが複数の異なる値を取ることができる異なる数のワードを含むことができる。ＲＯＭ１４は、好ましくは異なるワードの値があるだけ多くの数を含む記号ＩＮＩＴを記憶することを選択される。ＲＯＭ１４に記憶される各数は、メモリ１２のワードの数に等しい最大値を有する。

記号ＣＵＲは記号ＩＮＩＴと同様である。図の例において、記号ＣＵＲは１６個の数の集合であり、そのそれぞれは０から１５の１６個の値の１つを有するメモリ１２の現在のワードの数に相当する。記号ＣＵＲを計算するために、計算手段１６はメモリ１２の各ワードの値を読出し、値のそれぞれの発生数を計数する。本発明の実施形態によれば、制御手段１８は、２つの記号の同じ階数の数を除算すること、および、異なる除算の絶対値を加算することによって記号ＩＮＩＴとＣＵＲとの間の差を計算する。当業者の能力の範囲内である計算手段１６および制御手段１８の構造は説明しない。

本発明による記号ＩＮＩＴおよびＣＵＲの削減されたサイズは、ＲＯＭ１４のサイズがメモリ１２のサイズに関して削減されるようになっている。同様に、記号ＣＵＲを計算するための手段１６および記号を処理するための制御手段１８は、比較的単純な構造および削減されたサイズを有することができる。その結果、選択デバイス１０または２４は削減されたチップ表面積を取り、これは本発明の追加の長所である。

記号の特定のタイプ、および、記号間の差を測定するための特定の手段は説明したが、本発明は、いかなる均等な記号および記号の差の測定にも容易に適合する。例えば、選択デバイスの削減されたサイズのプログラマブル・メモリの場合、記号はメモリの実際の内容に等しくてもよい。

メモリ１２の初期の内容は、メモリ１２のサイズおよび構造などの様々なパラメータ、ならびに、その製造工程の進歩によって決定される。メモリ１２が製造される前にメモリの初期内容が何になるかを予測することは困難である。その一方で、ＲＯＭ１４内の記号ＩＮＩＴの記憶は、所謂ＲＯＭプログラミング工程の中で金属化マスクの手段によって従来は実施される。したがって、デバイスの製造中にメモリ１２の初期内容を測定するために本発明を実施することが好ましい。

本発明は、製造後に、同じウェハ上に（同じ方法で）製造されたいくつかの同一の不揮発性プログラマブル・メモリが同じ初期内容を有することを利用する。

したがって、本発明の特徴によれば、（後に破壊されることを意図された）所謂特性決定バッチは、好ましくは、不揮発性メモリの初期内容を統計的に決定するために使用される。したがって、記号ＩＮＩＴが決定され、同じ工程によって製造された（完成品の一部となることを意図された）所謂生産バッチのＲＯＭに記憶される。

実際には、同じバッチの各メモリ１２の初期内容は、例えば予測されない製造の変動のために、参照メモリに対して測定された内容とは僅かに異なる。したがって、制御手段１８の閾値は、好ましくは、そのような差が信号ＳＥＬの非活性化を引き起こさないように、メモリ１２のサイズ、構造、および、製造工程に従って選択される。

参照メモリに対する１回または少数回の測定におけるウェハの回路のプログラマブル・メモリの初期値の評価は迅速であり、回路を損傷する可能性が低く、これは本発明の追加の長所である。

当然、本発明には、当業者に容易に発想される様々な代替、変形形態、改良がある可能性が高い。特に、多数の動作モードを提供することができる。したがって、予約モードは複数の予約サブ・モードに分割することができる。例として、各予約サブ・モードは、初期内容の記号により近い、または、それからより離れた現在の内容の記号に相当してもよく、現在の内容の記号が初期内容の記号により近くなるにつれ、より大きなユーザの権利を許諾する。さらに、ユーザ・モードはいくつかの動作サブ・モードに分割することができ、それの選択はソフトウェアまたは特定のピンの活性化によって従来のように制御することができる。

さらに、現在の内容の記号は、回路の電源が入れられる時に、周期的に計算することができる。

さらに、本発明は均等な動作を有するいかなる機能ブロック構造にも容易に適合する。

さらに、いくつかのメモリまたはメモリ領域の初期内容の複数の記号を、いくつかのメモリまたはメモリ領域の対応する複数の現在の内容の記号と比較する選択デバイスを設けることができる。図２および３の実施形態の組み合わせも当業者の能力の範囲内である。

本発明によるデバイスのプログラマブル・メモリが、予約モードのみで接触／利用が可能であり、かつ、予約モードを出るために所定の値が書込まれメモリまたはメモリ領域である場合、所定の値はいかなる適切な方法でも選択される。例として、初期内容に基づいてこの値を計算すること、および、それを回路内に記憶することが可能である。

当業者は、機能ブロックのプログラマブル・メモリの恒久的に接触／利用が可能な部分を使用してのみ、本発明をデバイスに容易に適合する。

最後に、機能ブロックは、信号ＳＥＬが活性である電源の入れられる毎に行われる認証試験などの追加の保安レベルを実施することができる。

このような代替、変形形態、および、改良は本開示の一部であることを意図され、本発明の精神および範囲内であることを意図される。したがって、上述の説明は例の方法のみにより、限定することは意図されない。本発明は冒頭の特許請求の範囲において規定されるように、および、その均等物にのみ限定される。

既に説明した、従来の動作モード選択デバイスを設けた集積回路を示す概略図である。 本発明の実施形態による動作モード選択デバイスを設けた集積回路を示す概略図である。 本発明の代替となる実施形態による動作モード選択デバイスを設けた集積回路を示す概略図である。 本発明によるデバイスの実施形態のプログラム可能なメモリおよびＲＯＭの構造の例を示す概略図である。

符号の説明

２ 集積回路
４、４’ ブロック
６、１０、２４ 選択デバイス
７ ヒューズ
９、１９ 集積回路
１０ デバイス
１１ 書込みバス
１２、２２ メモリ
１４ ＲＯＭ
１６ 計算手段
１８ 制御手段
２０ マイクロプロセッサ
ＣＯＭ 制御信号
Ｖｄｄ 電源電圧
ＳＥＬ 選択信号
ＩＮＩＴ 第１の信号
ＣＵＲ 第２の信号
ＷＲ／ＲＤ バス

Claims (7)

1. 集積回路の動作モードを選択するためのデバイス（１０；２４）であって、
   製造後にプログラミングに先立って初期内容を有する、プログラム可能な不揮発メモリ（１２；２２）と、
   前記メモリ（１２；２２）の初期内容を表す第１の記号（ＩＮＩＴ）を記憶する手段（１４）と、
   前記メモリ（１２；２２）の現在の内容を表す第２の記号（ＣＵＲ）を計算する手段（１６）と、
   前記記号（ＩＮＩＴ、ＣＵＲ）間の差を評価するための、および、前記差が所定の閾値より大きい時に動作モード選択信号（ＳＥＬ）を非活性化する手段（１８）とを含む選択デバイス。
2. 前記メモリ（１２；２２）は、それぞれが複数の値のいずれか１つを取れるサブ領域に分割され、
   前記第１の記号（ＩＮＩＴ）は前記サブ領域内における複数の値それぞれの初期発生数を含み、
   前記第２の記号（ＣＵＲ）は前記サブ領域内における複数の値それぞれの現在の発生数を含む請求項１に記載の選択デバイス。
3. 前記記号（ＩＮＩＴ、ＣＵＲ）間の前記差を評価するための前記手段（１８）は、前記第１および第２の記号内における前記複数の値それぞれについて、それぞれ発生数の差を計算し、前記差の絶対値を合計する請求項２に記載の選択デバイス。
4. 前記動作モード選択信号（ＳＥＬ）が活性である限り第１のモードで動作し、そうでなければ第２のモードで動作する請求項１に記載の選択デバイス（１２；２２）を含む集積回路（９；１９）。
5. 前記選択デバイスの前記メモリの少なくとも一部は、前記第１の動作モードにおいてのみ書込むことができるメモリまたはメモリ領域（１２）である請求項４に記載の集積回路。
6. 前記第２の記号（ＣＵＲ）は前記回路の電源が入れられる毎に再び計算される請求項４に記載の集積回路。
7. 製造後にプログラム可能な不揮発メモリ（１２；２２）を含む集積回路（９；１９）の動作モードを選択するための方法であって、
   前記集積回路を製造した時点で、プログラミングに先立って、記憶手段（１４）内における前記メモリ（１２；２２）の初期の内容を表す第１の記号（ＩＮＩＴ）を記憶するステップと、
   前記集積回路の製造後、前記メモリ（１２；２２）の現在の内容を表す第２の記号（ＣＵＲ）を制御可能に計算し、前記第１と前記第２の記号との間に存在する差を評価し、前記差が所定の閾値より大きい時に動作モード選択信号（ＳＥＬ）を非活性化するステップとを含む方法。
   

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