JP2007310640A - Semiconductor integrated circuit and ic card using the same - Google Patents

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Yuichi Okuda
裕一 奥田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit for simplifying disconnection tests of a plurality of wiring connected to a plurality of photodetectors arranged on a chip for protection against attacks by spot light irradiation. <P>SOLUTION: A plurality of photodetectors PD1 to PD 7 and a driving/sense circuit 11 including a plurality of driving circuits MP1, MN1 to MP7 and MN7 and a plurality of sense amplifying circuits MP12, MN12 to MP72 and MN 72 are formed on the chip. Pull-up driving elements MP1 to MP7 and pull-down driving elements MN1 to MN7 are connected to one ends of the PD1 to PD7 via pull-up driving signal lines Lup1 to Lup7 and pull-down driving signal lines Ldn1 to Ldn7 respectively. Other ends of the PD1 to PD7 are connected to one ends of operation source voltage Vdd and base voltage Vss. A plurality of input terminals of the plurality of sense amplifying circuits are connected inside or near the driving/sense circuit 11 to one driving signal line. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体集積回路およびそれを用いたICカードに関し、特にチップ上に複数の受光素子を具備することにより高いセキュリティーを提供するのに有益な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit and an IC card using the same, and more particularly to a technique useful for providing high security by providing a plurality of light receiving elements on a chip.

クレジットカード等の電子決済の機能を持つICカードに搭載するためのマイクロコンピュータ(以下、ICカードマイコンと称する)には、高度のセキュリティーが必要となる。近年、このようなICカードは、携帯電話用GSM−SIM(Global System for Mobile Communications Subscriber Identity Module)カード等のモバイル、クレジットカードや銀行キャッシュカード、ETC(Electronic Toll Collection system)カード、電子乗車券、IDカード等と多様な用途に採用され、普及が進んでいる。   A microcomputer (hereinafter referred to as an IC card microcomputer) to be mounted on an IC card having a function of electronic settlement such as a credit card requires high security. In recent years, such IC cards have been used in mobile phones such as GSM-SIM (Global System for Mobile Communications Subscriber Identity Module) cards, credit cards, bank cash cards, ETC (Electronic Toll Collection system) cards, electronic tickets, It is used for various purposes such as ID cards, and is spreading.

従来より、ICカードマイコンは、乱数発生器等のセキュリティー機能を持っている。この乱数発生器は、高度のセキュリティーを達成するためワンタイムパスワード、鍵生成、認証プロトコールで広く使用されている重要な暗号源である。暗号処理においては、アタッカーや盗用者に理解されない耐久情報を生成するために、乱数が生成される。   Conventionally, an IC card microcomputer has a security function such as a random number generator. This random number generator is an important cryptographic source widely used in one-time password, key generation and authentication protocols to achieve a high degree of security. In cryptographic processing, random numbers are generated in order to generate endurance information that is not understood by an attacker or a thief.

しかし、ICカードを開封して、リバースエンジニアリングを行うことによって、ICカードマイコンのユーザーの個人情報や暗号処理のための暗号鍵を読み出すことがアタッカーにより試みられる。例えば、ICカードマイコンに規格外の周波数のクロックや電源電圧を供給したり、強力な電磁波を照射したりすることで、ICカードマイコンを誤動作させて、個人情報や暗号処理のための暗号鍵の読み出しが試みられる。また、別なアタック手法として、光照射によるアタッキングやハッキングも年々増加している。これは、光照射によりICカードマイコンの誤動作を誘発させ、統計的手法で解析を試みるリバースエンジニアリングである。   However, the attacker attempts to read the personal information of the user of the IC card microcomputer and the encryption key for encryption processing by opening the IC card and performing reverse engineering. For example, by supplying a clock or power supply voltage with a frequency outside the standard to the IC card microcomputer or by irradiating strong electromagnetic waves, the IC card microcomputer malfunctions, and an encryption key for personal information or encryption processing is used. A read is attempted. Moreover, as another attack technique, attack and hacking by light irradiation are increasing year by year. This is reverse engineering in which a malfunction of the IC card microcomputer is induced by light irradiation and analysis is attempted by a statistical method.

下記の特許文献1には、スタティックラッチ、MOSトランジスタ、受光ダイオード等の受光素子を1個、ICカードマイコンのチップに形成して、光照射を受けると受光素子からの光検出結果によって内部回路の動作を停止するものである。   In Patent Document 1 below, a single light receiving element such as a static latch, a MOS transistor, a light receiving diode, etc., is formed on an IC card microcomputer chip. The operation is stopped.

また、下記の特許文献2には、ICカード等のための高セキュリティーICに複数の受光素子を分散して配置することも記載されている。   Patent Document 2 below also describes that a plurality of light receiving elements are distributed and arranged in a high security IC for an IC card or the like.

特開2004−206680号公報JP 2004-206680 A 特開平11−102324号公報JP-A-11-102324

しかし近年、光照射によるアタックの手法は、ICカードマイコンのチップ全体への光照射からレーザー光線によるスポット光照射へと変化している。このレーザー光線によるスポット光照射では、内部回路の動作停止を引き起こす受光素子にはスポット光照射をしない一方、ICカードマイコンの誤動作を引き起こすような内部回路の脆弱な回路部分に選択的にスポット光照射を行うものである。   However, in recent years, the attack method by light irradiation has changed from light irradiation to the whole chip of the IC card microcomputer to spot light irradiation by a laser beam. In this laser beam spot light irradiation, the light receiving element that causes the internal circuit to stop operating is not irradiated with the spot light, while the weak circuit part of the internal circuit that causes the IC card microcomputer malfunction is selectively irradiated with the spot light. Is what you do.

従って、上記の特許文献1に記載された受光素子を1個のみ使用した防御方法では、上記のスポット光照射によるアタックには対応することができない。   Therefore, the defense method using only one light receiving element described in Patent Document 1 described above cannot cope with the attack caused by the spot light irradiation.

上記のスポット光照射によるアタックには対応するためには、上記の特許文献2に記載されているように、ICカードマイコンのチップ上に複数の受光素子を分散して配置することが必要になる。特に、ICカードマイコンのチップ上で誤動作を引き起こす可能性を持つ脆弱な回路部分の近傍に、内部回路の動作停止を起こす受光素子を複数個配置することが有効となる。   In order to cope with the above attack by spot light irradiation, it is necessary to disperse and arrange a plurality of light receiving elements on the chip of the IC card microcomputer as described in Patent Document 2 above. . In particular, it is effective to arrange a plurality of light receiving elements that cause the operation of the internal circuit to stop in the vicinity of a fragile circuit portion that may cause a malfunction on the chip of the IC card microcomputer.

一方、本発明者等は、本発明に先立ってスポット光照射によるアタックに対しての防御性能が改善されたICカードマイコンのチップ開発に従事した。   On the other hand, prior to the present invention, the present inventors engaged in the development of a chip of an IC card microcomputer in which the protection performance against attack by spot light irradiation was improved.

この開発では、受光素子を複数個配置するに際して、チップ面積と消費電力との増大をできるだけ小さくすると言う技術課題が本発明者等に与えられた。   In this development, when arranging a plurality of light receiving elements, the inventors have been given a technical problem of minimizing the increase in chip area and power consumption.

この技術課題の解決のために本発明者等は、受光素子をN個配置するに際して(N≧2)、N個の受光素子を駆動する駆動回路はN個となり、N個の受光素子の検出信号をセンスするセンス回路もN個となることは回避できないが、N個の駆動回路とN個のセンス回路とにバイアス電圧を供給するためのバイアス回路を1個とすることを検討した。半導体集積回路のバイアス電圧は製造プロセスに起因するバラツキを持つため、バイアス電圧のトリミング機能が必要となる。バイアス回路にバイアス電圧のトリミング機能を付加すると、バイアス回路のチップ面積が増大する。従って、バイアス回路を1個とすることによって、ICカードマイコンのチップ面積と消費電力との増大を小さくすることができる。   In order to solve this technical problem, when the present inventors arrange N light receiving elements (N ≧ 2), the number of drive circuits for driving the N light receiving elements is N, and detection of the N light receiving elements is performed. Although it is unavoidable that the number of sense circuits for sensing signals is N, it has been considered to use one bias circuit for supplying a bias voltage to N drive circuits and N sense circuits. Since the bias voltage of a semiconductor integrated circuit varies due to the manufacturing process, a bias voltage trimming function is required. Adding a bias voltage trimming function to the bias circuit increases the chip area of the bias circuit. Therefore, by using one bias circuit, the increase in chip area and power consumption of the IC card microcomputer can be reduced.

しかし、この方法による新たな技術課題も、明らかとなった。この新たな技術課題は、チップ上で1個のバイアス回路の近傍にN個の駆動回路とN個のセンス回路とを配置すると言うレイアウトから、N個の駆動回路、N個のセンス回路とN個の受光素子との間のチップ上の複数の配線の配線距離が長くなると言う問題が生じたものである。   However, new technical issues with this method have also been clarified. The new technical problem is that N drive circuits, N sense circuits, and N sense circuits are arranged in the vicinity of one bias circuit on the chip. There is a problem that the wiring distance of a plurality of wirings on the chip between the light receiving elements becomes long.

図1は、本発明に先立って本発明者等によって検討されたICカードマイコンのチップのレイアウトを示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a chip layout of an IC card microcomputer studied by the present inventors prior to the present invention.

同図に示すように、ICカードマイコンのチップ10上には、バイアス・駆動・センス回路11と、中央処理ユニット(CPU)12と、リードオンリメモリ(ROM)13と、ランダムアクセスメモリ(RAM)14と、電気的に書き込み・消去可能な不揮発性メモリ(EEPROM)15と、入出力ユニット(I/O)16と、電源回路(Pwr_Spy_Cirt)17とが配置されている。   As shown in the figure, on a chip 10 of an IC card microcomputer, a bias / drive / sense circuit 11, a central processing unit (CPU) 12, a read only memory (ROM) 13, and a random access memory (RAM) are provided. 14, an electrically writable / erasable nonvolatile memory (EEPROM) 15, an input / output unit (I / O) 16, and a power supply circuit (Pwr_Spy_Cirt) 17 are arranged.

さらに、CPU12、ROM13、RAM14、EEPROM15、I/O16、電源回路17の内部で脆弱な回路部分の近傍にICカードマイコン全体の動作停止を引き起こす受光素子であるフォトダイオードPD1、PD2、PD3、PD4、PD5、PD6、PD7が7個配置されている。フォトダイオードPD1、PD2、PD3、PD4、PD5、PD6、PD7にはそれぞれ配線L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7が接続されているが、配線L3以外の配線L1、L2、L4、L5、L6、L7の配線距離が特に長くなっている。   Further, photodiodes PD1, PD2, PD3, PD4, which are light receiving elements that cause the entire IC card microcomputer to stop operating in the vicinity of a weak circuit portion inside the CPU 12, ROM 13, RAM 14, EEPROM 15, I / O 16, and power supply circuit 17. Seven PD5, PD6, and PD7 are arranged. Wirings L1, L2, L3, L4, L5, L6, and L7 are connected to the photodiodes PD1, PD2, PD3, PD4, PD5, PD6, and PD7, respectively, but wirings L1, L2, L4, other than the wiring L3, are connected. The wiring distances of L5, L6, and L7 are particularly long.

図2は、本発明に先立って本発明者等によって検討されたICカードマイコンのバイアス・駆動・センス回路11とフォトダイオードPD1…PD7とを示す回路図である。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a bias / drive / sense circuit 11 and photodiodes PD1... PD7 of an IC card microcomputer, which have been studied by the present inventors prior to the present invention.

同図に示すように、バイアス・駆動・センス回路11には、7個のフォトダイオードPD1…PD7のうちの第1番目のフォトダイオードPD1と第7番目のフォトダイオードPD7とが接続されている。図示されてはいないが、第2番目から第6番目までの5個のフォトダイオードPD2…PD6がバイアス・駆動・センス回路11と同様に接続されている。バイアス・駆動・センス回路11には、7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7のうちの第1番目の駆動・センス回路DR_SN1と第7番目のDR_SN7とが含まれている。図示されてはいないが、第2番目から第6番目までの5個の駆動・センス回路DR_SN2…DR_SN6が同様にバイアス・駆動・センス回路11に配置されている。7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7にバイアス電圧を供給するための1個の共通のバイアス回路Bias_Cirtが、バイアス・駆動・センス回路11に配置されている。   As shown in the figure, the bias / drive / sense circuit 11 is connected to the first photodiode PD1 and the seventh photodiode PD7 among the seven photodiodes PD1... PD7. Although not shown, five photodiodes PD2 to PD6 from the second to the sixth are connected in the same manner as the bias / drive / sense circuit 11. The bias / drive / sense circuit 11 includes a first drive / sense circuit DR_SN1 and a seventh DR_SN7 of the seven drive / sense circuits DR_SN1... DR_SN7. Although not shown, five drive / sense circuits DR_SN2... DR_SN6 from the second to the sixth are similarly arranged in the bias / drive / sense circuit 11. One common bias circuit Bias_Cirt for supplying a bias voltage to the seven drive / sense circuits DR_SN 1... DR_SN 7 is arranged in the bias / drive / sense circuit 11.

共通のバイアス回路Bias_Cirtでは、定電流源からの定電流Iが第1カレントミラーBMP21、BMP22のダイオード接続の入力トランジスタであるPチャンネルMOSトランジスタBMP21に供給され、ダイオード接続の入力トランジスタBMP21で生成された第1バイアス電圧V1は7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のPチャンネルMOSトランジスタMP11…MP71のゲートに共通に供給されている。第1カレントミラーBMP21、BMP22の出力トランジスタであるPチャンネルMOSトランジスタBMP23のドレインにはダイオード接続のNチャンネルMOSトランジスタBMN21が接続され、NチャンネルMOSトランジスタBMN21生成された第2バイアス電圧V2は7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のNチャンネルMOSトランジスタMN11…MN71のゲートに共通に供給されている。共通のバイアス回路Bias_Cirtでは、トリミングされた定電流源からの定電流2Iが第2カレントミラーBMP23、BMP24のダイオード接続の入力トランジスタであるPチャンネルMOSトランジスタBMP23に供給され、ダイオード接続の入力トランジスタBMP23で生成された第3バイアス電圧V3は7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルアップ駆動用PチャンネルMOSトランジスタMP1…MP7のゲートに共通に供給されている。第2カレントミラーBMP23、BMP24の出力トランジスタであるPチャンネルMOSトランジスタBMP24のドレイン電流は、ダイオード接続のNチャンネルMOSトランジスタBMN22に供給されている。ダイオード接続のNチャンネルMOSトランジスタBMN22で生成された第4バイアス電圧V4は、7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルダウン駆動用NチャンネルMOSトランジスタMN1…MN7のゲートに共通に供給されている。7個のフォトダイオードPD1…PD7からの光検出信号は、バイアス・駆動・センス回路11の7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のCMOSインバータInv1…Inv7によりセンスされる。第1番目のCMOSインバータInv1のPチャンネルMOSトランジスタMP12のソースはPチャンネルMOSトランジスタMP11を介して電源電圧Vddに接続される一方、NチャンネルMOSトランジスタMN12のソースはNチャンネルMOSトランジスタMN11を介して接地電位Vssに接続されている。従って、第1番目のCMOSインバータInv1に流れるラッシュ電流は、PチャンネルMOSトランジスタMP11とNチャンネルMOSトランジスタMN11とによって制限される。第7番目のCMOSインバータInv7のPチャンネルMOSトランジスタMP72のソースはPチャンネルMOSトランジスタMP71を介して電源電圧Vddに接続される一方、NチャンネルMOSトランジスタMN72のソースはNチャンネルMOSトランジスタMN71を介して接地電位Vssに接続されている。従って、第7番目のCMOSインバータInv7に流れるラッシュ電流は、PチャンネルMOSトランジスタMP71とNチャンネルMOSトランジスタMN71とによって制限される。第2番目のCMOSインバータInv2から第6番目のCMOSインバータInv6も、第1番目のCMOSインバータInv1や第7番目のCMOSインバータInv7と同様に構成されている。 In the common bias circuit Bias_Cirt, the constant current I 0 from the constant current source is supplied to the P-channel MOS transistor BMP21 which is a diode-connected input transistor of the first current mirrors BMP21 and BMP22, and is generated by the diode-connected input transistor BMP21. The first bias voltage V1 is commonly supplied to the gates of the seven P-channel MOS transistors MP11... MP71 of the seven drive / sense circuits DR_SN1. A diode-connected N-channel MOS transistor BMN21 is connected to the drain of the P-channel MOS transistor BMP23 which is an output transistor of the first current mirrors BMP21 and BMP22, and the second bias voltage V2 generated by the N-channel MOS transistor BMN21 is 7 pieces. Commonly supplied to the gates of the seven N-channel MOS transistors MN11... MN71 of the drive / sense circuits DR_SN1. In the common bias circuit Bias_Cirt, the constant current 2I from the trimmed constant current source is supplied to the P-channel MOS transistor BMP23 which is a diode-connected input transistor of the second current mirrors BMP23 and BMP24, and the diode-connected input transistor BMP23. The generated third bias voltage V3 is commonly supplied to the gates of seven pull-up drive P-channel MOS transistors MP1... MP7 of the seven drive / sense circuits DR_SN1. The drain current of the P-channel MOS transistor BMP24, which is the output transistor of the second current mirrors BMP23 and BMP24, is supplied to the diode-connected N-channel MOS transistor BMN22. The fourth bias voltage V4 generated by the diode-connected N-channel MOS transistor BMN22 is commonly supplied to the gates of the seven pull-down drive N-channel MOS transistors MN1... MN7 of the seven drive / sense circuits DR_SN1. ing. The photodetection signals from the seven photodiodes PD1... PD7 are sensed by the seven CMOS inverters Inv1... Inv7 of the seven drive / sense circuits DR_SN1. The source of the P-channel MOS transistor MP12 of the first CMOS inverter Inv1 is connected to the power supply voltage Vdd via the P-channel MOS transistor MP11, while the source of the N-channel MOS transistor MN12 is grounded via the N-channel MOS transistor MN11. It is connected to the potential Vss. Accordingly, the rush current flowing through the first CMOS inverter Inv1 is limited by the P-channel MOS transistor MP11 and the N-channel MOS transistor MN11. The source of the P-channel MOS transistor MP72 of the seventh CMOS inverter Inv7 is connected to the power supply voltage Vdd via the P-channel MOS transistor MP71, while the source of the N-channel MOS transistor MN72 is grounded via the N-channel MOS transistor MN71. It is connected to the potential Vss. Accordingly, the rush current flowing through the seventh CMOS inverter Inv7 is limited by the P-channel MOS transistor MP71 and the N-channel MOS transistor MN71. The second CMOS inverter Inv2 to the sixth CMOS inverter Inv6 are configured in the same manner as the first CMOS inverter Inv1 and the seventh CMOS inverter Inv7.

図2のバイアス・駆動・センス回路11で、共通のバイアス回路Bias_Cirtのダイオード接続のNチャンネルMOSトランジスタBMN22のチャンネル幅は、7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルダウン駆動用NチャンネルMOSトランジスタMN1…MN7のチャンネル幅の2倍に設定されている。また、共通のバイアス回路Bias_Cirtのダイオード接続のPチャンネルMOSトランジスタBMP23のチャンネル幅は、共通のバイアス回路Bias_CirtのPチャンネルMOSトランジスタBMP24のチャンネル幅や7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルアップ駆動用PチャンネルMOSトランジスタMP1…MP7のチャンネル幅と等しくなっている。その結果、7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルダウン駆動用NチャンネルMOSトランジスタMN1…MN7の電流シンク能力は電流Iとなり、7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルアップ駆動用PチャンネルMOSトランジスタMP1…MP7の電流供給能力は電流2Iとなる。   In the bias / drive / sense circuit 11 of FIG. 2, the channel width of the diode-connected N-channel MOS transistor BMN22 of the common bias circuit Bias_Cirt is N channels for seven pull-down drives of the seven drive / sense circuits DR_SN1. It is set to be twice the channel width of the MOS transistors MN1. In addition, the channel width of the diode-connected P-channel MOS transistor BMP23 of the common bias circuit Bias_Cirt is equal to the channel width of the P-channel MOS transistor BMP24 of the common bias circuit Bias_Cirt and the seven drive / sense circuits DR_SN1... DR_SN7. It is equal to the channel width of the pull-up drive P-channel MOS transistors MP1... MP7. As a result, the current sink capability of the seven pull-down drive N-channel MOS transistors MN1... MN7 of the seven drive / sense circuits DR_SN1... DR_SN7 becomes the current I, and the seven drive / sense circuits DR_SN1. The current supply capability of the pull-up drive P-channel MOS transistors MP1... MP7 is the current 2I.

例えば、受光素子としての第1番目のフォトダイオードPD1にのみスポット光照射による光Lgtが照射されると、第1番目のフォトダイオードPD1のPN接合の逆方向電流による光電流Ipdが流れ、第2番目のフォトダイオードPD2から第7番目のフォトダイオードPD7のPN接合の逆方向電流は無視できる微小電流となる。第1番目のフォトダイオードPD1の光電流Ipdが電流Iよりも大きくなると、第1番目のフォトダイオードPD1の寄生容量の充電電荷が放電される。すると、第1番目のCMOSインバータInv1の入力センスノードIn1の電圧は電源電圧Vddから接地電圧Vssに低下して、出力OUT1はローレベルからハイレベルに変化する。第2番目のフォトダイオードPD2から第7番目のフォトダイオードPD7の寄生容量の充電電荷は維持されるので、第2番目のCMOSインバータInv2から第7番目のCMOSインバータInv7の出力OUT2…OUT7はローレベルに維持される。   For example, when the light Lgt by spot light irradiation is irradiated only to the first photodiode PD1 as the light receiving element, the photocurrent Ipd due to the reverse current of the PN junction of the first photodiode PD1 flows, and the second The reverse current at the PN junction of the seventh photodiode PD2 to the seventh photodiode PD7 is a negligible current. When the photocurrent Ipd of the first photodiode PD1 becomes larger than the current I, the charge charged in the parasitic capacitance of the first photodiode PD1 is discharged. Then, the voltage of the input sense node In1 of the first CMOS inverter Inv1 is lowered from the power supply voltage Vdd to the ground voltage Vss, and the output OUT1 is changed from the low level to the high level. Since the charge charges of the parasitic capacitances of the second photodiode PD2 to the seventh photodiode PD7 are maintained, the outputs OUT2... OUT7 of the second CMOS inverter Inv2 to the seventh CMOS inverter Inv7 are at a low level. Maintained.

図1で説明したように、配線L3以外の配線L1、L2、L4、L5、L6、L7の配線距離が特に長くなっている。半導体集積回路で配線の配線距離が長くなると、製造プロセスの配線金属のデポジション工程で長い配線の一部が部分的に断線となる可能性が高まる。長い配線距離の配線の配線幅を大きくすれば、この可能性は低下するが、配線領域のチップ占有面積が増加して、集積密度が低下する。   As described with reference to FIG. 1, the wiring distances of the wirings L1, L2, L4, L5, L6, and L7 other than the wiring L3 are particularly long. When the wiring distance of the wiring is increased in the semiconductor integrated circuit, there is a high possibility that a part of the long wiring is partially disconnected in the wiring metal deposition process in the manufacturing process. Increasing the wiring width of the wiring having a long wiring distance reduces this possibility, but increases the chip occupation area of the wiring region and decreases the integration density.

例えば、図2において全ての配線L1…L7が断線状態となると、全てのCMOSインバータInv1…CMOSインバータInv7の入力センスノードIn1…In7の寄生容量は電源電圧Vddに充電され、全ての出力OUT1…OUT7はローレベルになる。この全断線の状態では、スポット光照射によるアタックを受けたとしても、7個のフォトダイオードPD1…PD7のいずれにも光電流Ipdが流れられず、また7個のフォトダイオードPD1…PD7からの光検出信号を全てのCMOSインバータInv1…CMOSインバータInv7がセンスすることができない。   For example, when all the wirings L1... L7 are disconnected in FIG. 2, the parasitic capacitances of the input sense nodes In1... In7 of all the CMOS inverters Inv1... CMOS inverter Inv7 are charged to the power supply voltage Vdd, and all the outputs OUT1. Goes low. In this completely disconnected state, even if an attack due to spot light irradiation is received, the photocurrent Ipd does not flow through any of the seven photodiodes PD1... PD7, and the light from the seven photodiodes PD1. All the CMOS inverters Inv1... CMOS inverter Inv7 cannot sense the detection signal.

従って、ICカードマイコンのチップの量産工程においては、配線L1…L7の断線テストが必要となるが、チップへの光照射・光遮断に応答した7個のCMOSインバータInv1…CMOSインバータInv7の出力OUT1…OUT7の出力変化をテストすることが必要となる。   Therefore, in the mass production process of the chip of the IC card microcomputer, a disconnection test of the wirings L1... L7 is necessary, but the outputs OUT1 of the seven CMOS inverters Inv1. ... it is necessary to test the output change of OUT7.

しかし、このようなチップへの光照射・光遮断によるテストは煩雑であり、ICカードマイコンのチップのコストアップとなる。   However, such a test by irradiating / blocking light on a chip is complicated and increases the cost of the chip of the IC card microcomputer.

更に、本発明者等は先立ってその他の方法も検討した。   Furthermore, the present inventors also examined other methods in advance.

図3は、本発明に先立って本発明者等によって検討された他のICカードマイコンのバイアス・駆動・センス回路11とフォトダイオードPD1…PD7とを示す回路図である。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a bias / drive / sense circuit 11 and photodiodes PD1... PD7 of another IC card microcomputer examined by the present inventors prior to the present invention.

同図に示すように、7個の駆動回路DR1…DR7を7個のセンス回路SN_1…SN7から分離して、7個のフォトダイオードPD1…PD7の近傍に配置したものである。その結果、7個の駆動回路DR1…DR7と7個のフォトダイオードPD1…PD7との間の断線の可能性の低減が期待できる。しかし、7個の駆動回路DR1…DR7の7個のプルアップ駆動用PチャンネルMOSトランジスタMP1…MP7のゲートに第3バイアス電圧V3を供給する配線LPbsと7個のプルダウン駆動用NチャンネルMOSトランジスタMN1…MN7のゲートに第4バイアス電圧V4を供給する配線LNbsの配線距離が長くなり、この配線LPbs、LNbsでの断線の可能性がある。また、7個のフォトダイオードPD1…PD7と7個のCMOSインバータInv1…CMOSインバータInv7の入力センスノードIn1…In7との間の配線L1…L7の配線距離が長くなり、この配線L1…L7での断線の可能性がある。更に、この長距離配線L1…L7がCPUのようなロジック回路上に配置されるので、ロジック回路からのノイズが長距離配線L1…L7にクロストークする。その結果として、光照射の検出時の出力ノイズが増加してしまう。更に、図3の回路をICカードマイコンのチップにレイアウトしようとすると、新たな問題も明らかとなった。   As shown in the figure, seven drive circuits DR1... DR7 are separated from the seven sense circuits SN_1... SN7 and arranged in the vicinity of the seven photodiodes PD1. As a result, a reduction in the possibility of disconnection between the seven drive circuits DR1... DR7 and the seven photodiodes PD1. However, the wiring LPbs for supplying the third bias voltage V3 to the gates of the seven pull-up drive P channel MOS transistors MP1... MP7 of the seven drive circuits DR1... DR7 and the seven pull-down drive N channel MOS transistors MN1. ... The wiring distance of the wiring LNbs that supplies the fourth bias voltage V4 to the gate of MN7 becomes long, and there is a possibility that the wirings LPbs and LNbs are disconnected. Further, the wiring distance of the wiring L1... L7 between the seven photodiodes PD1... PD7 and the input sense nodes In1... In7 of the seven CMOS inverters Inv1. There is a possibility of disconnection. Further, since the long distance wirings L1... L7 are arranged on a logic circuit such as a CPU, noise from the logic circuit crosstalks with the long distance wirings L1. As a result, output noise at the time of detecting light irradiation increases. Furthermore, when trying to lay out the circuit of FIG. 3 on the chip of an IC card microcomputer, a new problem became clear.

図4は、本発明に先立って本発明者等によって検討された他のICカードマイコンのチップのレイアウトを示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing a chip layout of another IC card microcomputer studied by the present inventors prior to the present invention.

同図に示すように、1個のフォトダイオード・駆動回路と1個のセンス回路との間に実際には3本の配線距離が必要であることが判明した。3本の1本はフォトダイオードからのセンス信号線であり、残りの2本はプルアップ駆動用PチャンネルMOSトランジスタとプルダウン駆動用NチャンネルMOSトランジスタMN1…MN7のバイアス電圧供給線である。   As shown in the figure, it has been found that three wiring distances are actually required between one photodiode / drive circuit and one sense circuit. One of the three is a sense signal line from the photodiode, and the other two are bias voltage supply lines for the pull-up driving P-channel MOS transistors and the pull-down driving N-channel MOS transistors MN1.

従って、本発明は、上記のような本発明者らによる本発明に先立ったICカードマイコンのチップ開発を基にしてなされたものである。   Therefore, the present invention has been made on the basis of the above-described IC card microcomputer chip development by the present inventors prior to the present invention.

従って、本発明の目的とするところは、スポット光照射によるアタックに対する防御のために半導体集積回路のチップ上に配置された複数の受光素子に接続された複数の配線の断線のテストを容易とすることが可能な半導体集積回路を提供することにある。また、本発明のその他の目的とするところは、スポット光照射によるアタックに対する防御のために半導体集積回路のチップ上に配置された複数の受光素子からの光照射の検出時の出力ノイズを低減することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to facilitate a test of disconnection of a plurality of wirings connected to a plurality of light receiving elements arranged on a chip of a semiconductor integrated circuit in order to protect against an attack caused by spot light irradiation. It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit that can be used. Another object of the present invention is to reduce output noise at the time of detection of light irradiation from a plurality of light receiving elements arranged on a chip of a semiconductor integrated circuit in order to protect against attack by spot light irradiation. There is.

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴とは、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。   The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、本発明のひとつの形態による半導体集積回路は、複数の受光素子(PD1…PD7)と、前記複数の受光素子(PD1…PD7)を駆動する複数の駆動回路(MP1、MN1…MP7、MN7)と前記複数の受光素子(PD1…PD7)からの光照射の検出信号を増幅する複数のセンス増幅回路(MP12、MN12…MP72、MN72)とを含む駆動・センス回路(11)とをチップ上に具備している。   That is, a semiconductor integrated circuit according to one embodiment of the present invention includes a plurality of light receiving elements (PD1... PD7) and a plurality of drive circuits (MP1, MN1... MP7, MN7) that drive the plurality of light receiving elements (PD1... PD7). And a drive / sense circuit (11) including a plurality of sense amplifier circuits (MP12, MN12... MP72, MN72) for amplifying detection signals of light irradiation from the plurality of light receiving elements (PD1... PD7). It has.

前記複数の駆動回路(MP1、MN1…MP7、MN7)は、動作電源電圧(Vdd)に接続された複数のプルアップ駆動用トランジスタ(MP1…MP7)と、基底電圧(Vss)に接続された複数のプルダウン駆動用トランジスタ(MN1…MN7)とを含む。   The plurality of driving circuits (MP1, MN1,..., MP7, MN7) include a plurality of pull-up driving transistors (MP1... MP7) connected to the operating power supply voltage (Vdd) and a plurality connected to the base voltage (Vss). Pull-down driving transistors (MN1... MN7).

前記複数の駆動回路(MP1、MN1…MP7、MN7)の前記複数のプルアップ駆動用トランジスタ(MP1…MP7)の複数の出力端子は前記複数の受光素子(PD1…PD7)の複数の一端と複数のプルアップ駆動信号線(Lup1…Lup7)を介して接続され、前記複数の駆動回路(MP1、MN1…MP7、MN7)の前記複数のプルダウン駆動用トランジスタ(MN1…MN7)の複数の出力端子は前記複数の受光素子(PD1…PD7)の前記複数の一端と複数のプルダウン駆動信号線(Ldn1…Ldn7)を介して接続される。   A plurality of output terminals of the plurality of pull-up driving transistors (MP1... MP7) of the plurality of driving circuits (MP1, MN1,..., MP7, MN7) are a plurality of one ends and a plurality of ends of the plurality of light receiving elements (PD1... PD7). The plurality of output terminals of the plurality of pull-down drive transistors (MN1... MN7) of the plurality of drive circuits (MP1, MN1... MP7, MN7) are connected via the pull-up drive signal lines (Lup1... Lup7). The plurality of one ends of the plurality of light receiving elements (PD1... PD7) are connected to the plurality of pull-down drive signal lines (Ldn1... Ldn7).

前記複数の受光素子(PD1…PD7)の複数の他端は、前記動作電源電圧(Vdd)と前記基底電圧(Vss)との一方の電圧(Vss、Vdd)に接続されている。   The other ends of the plurality of light receiving elements (PD1... PD7) are connected to one voltage (Vss, Vdd) of the operating power supply voltage (Vdd) and the base voltage (Vss).

前記複数のセンス増幅回路(MP12、MN12…MP72、MN72)の複数の入力端子(In1…In7)は、前記駆動・センス回路(11)の内部またはその近傍で前記複数のプルアップ駆動信号線(Lup1…Lup7)と前記複数のプルダウン駆動信号線(Ldn1…Ldn7)との一方の複数の信号線(Ldn1…Ldn7、Lup1…Lup7)に接続される。前記一方の複数の信号線(Ldn1…Ldn7、Lup1…Lup7)による駆動電圧(Vss、Vdd)は、前記複数の受光素子(PD1…PD7)の前記複数の他端が接続された前記動作電源電圧(Vdd)と前記基底電圧(Vss)との前記一方の電圧(Vss、Vdd)と実質的に等しく設定されている(図5、図6参照)。   The plurality of input terminals (In1... In7) of the plurality of sense amplifier circuits (MP12, MN12... MP72, MN72) are connected to the plurality of pull-up drive signal lines (inside or near the drive / sense circuit (11)). Lup1... Lup7) and a plurality of signal lines (Ldn1... Ldn7, Lup1... Lup7) of the plurality of pull-down drive signal lines (Ldn1... Ldn7). The driving voltages (Vss, Vdd) by the one signal lines (Ldn1... Ldn7, Lup1... Lup7) are the operating power supply voltages to which the plurality of other ends of the plurality of light receiving elements (PD1... PD7) are connected. It is set substantially equal to the one voltage (Vss, Vdd) of (Vdd) and the base voltage (Vss) (see FIGS. 5 and 6).

本発明の前記ひとつの形態による手段によれば、半導体製造プロセスにより前記駆動・センス回路(11)の外部で前記複数のプルアップ駆動信号線(Lup1…Lup7)または前記複数のプルダウン駆動信号線が断線すると、前記複数のセンス増幅回路(MP12、MN12…MP72、MN72)の前記複数の入力端子(In1…In7)の断線電圧は前記一方の複数の信号線(Ldn1…Ldn7、Lup1…Lup7)による前記駆動電圧(Vss、Vdd)となる。この断線電圧は、前記複数の受光素子(PD1…PD7)の前記複数の他端が接続された前記動作電源電圧(Vdd)と前記基底電圧(Vss)との前記一方の電圧(Vss、Vdd)と実質的に等しく設定されている。前記複数の受光素子(PD1…PD7)への光照射時の前記複数の受光素子(PD1…PD7)の高導通度の際の前記複数のセンス増幅回路(MP12、MN12…MP72、MN72)の前記複数の入力端子(In1…In7)の入力電圧は、前記複数の受光素子(PD1…PD7)の前記複数の他端が接続された前記動作電源電圧(Vdd)と前記基底電圧(Vss)との前記一方の電圧(Vss、Vdd)となる。従って、スポット光照射によるアタックによる前記複数の受光素子(PD1…PD7)からの異常検出信号と同様な異常出力信号が、前記駆動・センス回路(11)外部での前記複数のプルアップ駆動信号線(Lup1…Lup7)または前記複数のプルダウン駆動信号線の断線時に前記複数のセンス増幅回路(MP12、MN12…MP72、MN72)の複数の出力から得られることができる。   According to the means of the one aspect of the present invention, the plurality of pull-up drive signal lines (Lup1... Lup7) or the plurality of pull-down drive signal lines are outside the drive / sense circuit (11) by a semiconductor manufacturing process. When disconnection occurs, disconnection voltages of the plurality of input terminals (In1... In7) of the plurality of sense amplifier circuits (MP12, MN12... MP72, MN72) are caused by the one of the plurality of signal lines (Ldn1... Ldn7, Lup1... Lup7). The driving voltage (Vss, Vdd) is obtained. This disconnection voltage is the voltage (Vss, Vdd) of the operating power supply voltage (Vdd) to which the other ends of the light receiving elements (PD1... PD7) are connected and the base voltage (Vss). Is set to be substantially equal. The sense amplifier circuits (MP12, MN12,..., MP72, MN72) of the plurality of light receiving elements (PD1,..., PD7) when the plurality of light receiving elements (PD1,. The input voltages of the plurality of input terminals (In1... In7) are the operation power supply voltage (Vdd) to which the other ends of the plurality of light receiving elements (PD1... PD7) are connected and the base voltage (Vss). The one voltage (Vss, Vdd) is obtained. Accordingly, an abnormality output signal similar to an abnormality detection signal from the plurality of light receiving elements (PD1... PD7) due to the attack by spot light irradiation generates the plurality of pull-up drive signal lines outside the drive / sense circuit (11). (Lup1... Lup7) or a plurality of outputs from the plurality of sense amplifier circuits (MP12, MN12... MP72, MN72) when the plurality of pull-down drive signal lines are disconnected.

また、本発明の具体的なひとつの形態による半導体集積回路では、前記複数のセンス増幅回路(MP12、MN12…MP72、MN72)の前記複数の入力端子(In1…In7)が前記駆動・センス回路(11)の前記内部または前記近傍(18)で前記一方の複数の信号線(Ldn1…Ldn7、Lup1…Lup7)に接続された複数の接続点(CN1…CN7)と前記複数のセンス増幅回路(MP12、MN12…MP72、MN72)の前記複数の入力端子(In1…In7)との間の複数の配線の配線距離は、前記複数の駆動回路の前記複数のプルアップ駆動用トランジスタ(MP1…MP7)の前記複数の出力端子と前記複数の受光素子(PD1…PD7)の前記複数の一端との間の前記複数のプルアップ駆動信号線(Lup1…Lup7)の配線距離および記複数の駆動回路の前記複数のプルダウン駆動用トランジスタ(MN1…MN7)の前記複数の出力端子と前記複数の受光素子(PD1…PD7)の前記複数の一端との間の前記複数のプルダウン駆動信号線(Ldn1…Ldn7)の配線距離よりも十分短く設定されている(図5、図6、図10参照)。   In the semiconductor integrated circuit according to one specific form of the present invention, the plurality of input terminals (In1... In7) of the plurality of sense amplifier circuits (MP12, MN12... MP72, MN72) are connected to the drive / sense circuit ( 11) or a plurality of connection points (CN1... CN7) connected to the one of the plurality of signal lines (Ldn1... Ldn7, Lup1... Lup7) and the plurality of sense amplifier circuits (MP12). , MN12... MP72, MN72), the wiring distance between the plurality of input terminals (In1... In7) is that of the plurality of pull-up driving transistors (MP1... MP7) of the plurality of driving circuits. The plurality of pull-up drive signal lines (Lu) between the plurality of output terminals and the plurality of one ends of the plurality of light receiving elements (PD1... PD7). 1... Lup7) and the plurality of output terminals of the plurality of pull-down drive transistors (MN1... MN7) of the plurality of drive circuits and the plurality of one ends of the plurality of light receiving elements (PD1... PD7). It is set to be sufficiently shorter than the wiring distance of the plurality of pull-down drive signal lines (Ldn1... Ldn7) between them (see FIGS. 5, 6, and 10).

本発明の具体的なひとつの形態による手段によれば、半導体製造プロセスでの配線距離の差によって、前記複数のセンス増幅回路(MP12、MN12…MP72、MN72)の前記複数の入力端子(In1…In7)が前記駆動・センス回路(11)の前記内部または前記近傍(18)で前記一方の複数の信号線(Ldn1…Ldn7、Lup1…Lup7)に接続された複数の接続点(CN1…CN7)と前記複数のセンス増幅回路(MP12、MN12…MP72、MN72)の前記複数の入力端子(In1…In7)との間の複数の配線の断線の確率を、前記複数の駆動回路の前記複数のプルアップ駆動用トランジスタ(MP1…MP7)の前記複数の出力端子と前記複数の受光素子(PD1…PD7)の前記複数の一端との間の前記複数のプルアップ駆動信号線(Lup1…Lup7)の断線の確率および記複数の駆動回路の前記複数のプルダウン駆動用トランジスタ(MN1…MN7)の前記複数の出力端子と前記複数の受光素子(PD1…PD7)の前記複数の一端との間の前記複数のプルダウン駆動信号線(Ldn1…Ldn7)の断線の確率よりも遥かに低くすることができる。   According to the means of a specific form of the present invention, the plurality of input terminals (In1... Of the plurality of sense amplifier circuits (MP12, MN12... MP72, MN72)) due to a difference in wiring distance in a semiconductor manufacturing process. A plurality of connection points (CN1... CN7) in which In7) is connected to the one of the plurality of signal lines (Ldn1... Ldn7, Lup1... Lup7) inside or in the vicinity (18) of the drive / sense circuit (11). And the plurality of input terminals (In1... In7) of the plurality of sense amplifier circuits (MP12, MN12... MP72, MN72). Before the plurality of output terminals of the up driving transistors (MP1... MP7) and the plurality of one ends of the plurality of light receiving elements (PD1... PD7) Probability of disconnection of the plurality of pull-up drive signal lines (Lup1... Lup7) and the plurality of output terminals of the plurality of pull-down drive transistors (MN1... MN7) of the plurality of drive circuits and the plurality of light receiving elements (PD1. The probability of disconnection of the plurality of pull-down drive signal lines (Ldn1... Ldn7) between the plurality of one ends of PD7) can be made much lower.

また、本発明の具体的なひとつの形態による半導体集積回路では、前記複数の受光素子(PD1…PD7)の前記複数の他端は前記基底電圧(Vss)に接続され、前記複数のセンス増幅回路(MP12、MN12…MP72、MN72)の複数の入力端子(In1…In7)は、前記駆動・センス回路(11)の内部で前記複数のプルダウン駆動信号線(Ldn1…Ldn7)と接続されている(図5参照)。   In the semiconductor integrated circuit according to a specific embodiment of the present invention, the plurality of other ends of the plurality of light receiving elements (PD1... PD7) are connected to the base voltage (Vss), and the plurality of sense amplifier circuits. A plurality of input terminals (In1... In7) of (MP12, MN12... MP72, MN72) are connected to the plurality of pull-down drive signal lines (Ldn1... Ldn7) in the drive / sense circuit (11) ( (See FIG. 5).

本発明の前記具体的なひとつの形態による手段によれば、スポット光照射によるアタックの際と前記駆動・センス回路(11)外部での駆動信号線の断線時の際には、前記複数のセンス増幅回路(MP12、MN12…MP72、MN72)の前記複数の入力端子(In1…In7)の電圧は前記基底電圧(Vss)となる。   According to the means according to the one specific form of the present invention, the plurality of senses are detected at the time of attack by spot light irradiation and when the drive signal line is disconnected outside the drive / sense circuit (11). The voltages of the plurality of input terminals (In1... In7) of the amplifier circuits (MP12, MN12... MP72, MN72) become the base voltage (Vss).

また、本発明の他の具体的なひとつの形態による半導体集積回路では、前記複数の受光素子(PD1…PD7)の前記複数の他端は前記動作電源電圧(Vdd)に接続され、前記複数のセンス増幅回路(MP12、MN12…MP72、MN72)の複数の入力端子(In1…In7)は、前記駆動・センス回路(11)の内部で前記複数のプルアップ駆動信号線(Lup1…Lup7)と接続されている(図6参照)。   In the semiconductor integrated circuit according to another specific embodiment of the present invention, the plurality of other ends of the plurality of light receiving elements (PD1... PD7) are connected to the operation power supply voltage (Vdd). A plurality of input terminals (In1... In7) of the sense amplifier circuits (MP12, MN12... MP72, MN72) are connected to the plurality of pull-up drive signal lines (Lup1... Lup7) inside the drive / sense circuit (11). (See FIG. 6).

本発明の前記具体的なひとつの形態による手段によれば、スポット光照射によるアタックの際と前記駆動・センス回路(11)外部での駆動信号線の断線時の際には、前記複数のセンス増幅回路(MP12、MN12…MP72、MN72)の前記複数の入力端子(In1…In7)の電圧は前記動作電源電圧(Vdd)となる。   According to the means according to the one specific form of the present invention, the plurality of senses are detected at the time of attack by spot light irradiation and when the drive signal line is disconnected outside the drive / sense circuit (11). The voltages of the plurality of input terminals (In1... In7) of the amplifier circuits (MP12, MN12... MP72, MN72) become the operation power supply voltage (Vdd).

本発明のより具体的な形態による半導体集積回路では、前記複数のプルアップ駆動信号線(Lup1…Lup7)は前記複数の駆動回路(MP1、MN1…MP7、MN7)の前記複数のプルアップ駆動用トランジスタ(MP1…MP7)からの複数のプルアップ出力電流を前記複数の受光素子(PD1…PD7)に供給する一方、前記複数のプルダウン駆動信号線(Ldn1…Ldn7)は前記複数のプルダウン駆動用トランジスタ(MN1…MN7)の複数のプルダウン出力電流を前記複数の受光素子(PD1…PD7)から流すものである(図5、図6参照)。   In the semiconductor integrated circuit according to a more specific form of the present invention, the plurality of pull-up drive signal lines (Lup1... Lup7) are used for the plurality of pull-up drives of the plurality of drive circuits (MP1, MN1... MP7, MN7). A plurality of pull-up output currents from transistors (MP1... MP7) are supplied to the plurality of light receiving elements (PD1... PD7), while the plurality of pull-down drive signal lines (Ldn1... Ldn7) are the plurality of pull-down drive transistors. A plurality of pull-down output currents (MN1... MN7) are supplied from the plurality of light receiving elements (PD1... PD7) (see FIGS. 5 and 6).

本発明の前記より具体的なひとつの形態による手段によれば、前記複数のプルアップ駆動信号線(Lup1…Lup7)と前記複数のプルダウン駆動信号線(Ldn1…Ldn7)とは前記複数の受光素子(PD1…PD7)の駆動電流を流すものである。その結果、前記複数のプルアップ駆動信号線(Lup1…Lup7)と前記複数のプルダウン駆動信号線(Ldn1…Ldn7)が長距離配線となっても、その下に配置されたロジック回路からのノイズ電圧の影響を小さくすることができる。   According to the more specific embodiment of the present invention, the plurality of pull-up drive signal lines (Lup1... Lup7) and the plurality of pull-down drive signal lines (Ldn1... Ldn7) are the plurality of light receiving elements. The drive current of (PD1... PD7) is passed. As a result, even if the plurality of pull-up drive signal lines (Lup1... Lup7) and the plurality of pull-down drive signal lines (Ldn1... Ldn7) are long-distance wirings, the noise voltage from the logic circuit arranged thereunder The influence of can be reduced.

本発明のより具体的な形態による半導体集積回路では、前記駆動・センス回路(11)は、前記複数の駆動回路(MP1、MN1…MP7、MN7)の前記複数のプルアップ駆動用トランジスタ(MP1…MP7)の前記複数のプルアップ出力電流を設定する第1バイアス素子(BMP23)と、前記複数のプルダウン駆動用トランジスタ(MN1…MN7)の前記複数のプルダウン出力電流を設定する第2バイアス素子(BMN22)と、前記第1バイアス素子(BMP23)の第1バイアス電流と前記第2バイアス素子(BMN22)の第2バイアス電流とを外部調整情報によって設定可能なトリミング回路(Trimm)とを含む(図5、図6参照)。   In the semiconductor integrated circuit according to a more specific form of the present invention, the drive / sense circuit (11) includes the plurality of pull-up drive transistors (MP1,...) Of the plurality of drive circuits (MP1, MN1,..., MP7, MN7). A first bias element (BMP23) for setting the plurality of pull-up output currents of MP7) and a second bias element (BMN22) for setting the plurality of pull-down output currents of the plurality of pull-down driving transistors (MN1... MN7). And a trimming circuit (Trimm) capable of setting the first bias current of the first bias element (BMP23) and the second bias current of the second bias element (BMN22) by external adjustment information (FIG. 5). FIG. 6).

本発明のより具体的な形態による半導体集積回路は、ユーザーの個人情報と暗号処理のための暗号鍵とを処理する中央処理ユニット(12)と、前記個人情報もしくは前記暗号処理のための暗号鍵を格納する内部メモリ(13、14、15)と、外部デバイスとデータ転送を行う入出力ユニット(16)と、前記中央処理ユニット(12)と前記内部メモリ(13、14、15)と前記入出力ユニット(16)とに動作電圧を供給する電源供給回路(17)とをチップ内部に具備している。前記複数の受光素子(PD1…PD7)は、前記中央処理ユニット(12)、前記内部メモリ(13、14、15)、前記入出力ユニット(16)、前記電源供給回路(17)からなる内部回路に分散して配置されている(図7参照)。   A semiconductor integrated circuit according to a more specific form of the present invention includes a central processing unit (12) for processing user personal information and an encryption key for encryption processing, and the personal information or encryption key for encryption processing. An internal memory (13, 14, 15) for storing data, an input / output unit (16) for data transfer with an external device, the central processing unit (12), the internal memory (13, 14, 15) and the input A power supply circuit (17) for supplying an operating voltage to the output unit (16) is provided inside the chip. The plurality of light receiving elements (PD1... PD7) are internal circuits including the central processing unit (12), the internal memories (13, 14, 15), the input / output unit (16), and the power supply circuit (17). (See FIG. 7).

本発明のより具体的な形態による半導体集積回路では、前記内部メモリ(13、14、15)の不揮発性メモリ(13、15)にはセキュリティー処理プログラムが格納されている(図7参照)。   In a semiconductor integrated circuit according to a more specific form of the present invention, a security processing program is stored in the nonvolatile memory (13, 15) of the internal memory (13, 14, 15) (see FIG. 7).

本発明のより具体的な形態による半導体集積回路では、前記セキュリティー処理プログラムはユーザーの本人確認のための認証アプリケーションである(図7参照)。   In the semiconductor integrated circuit according to a more specific form of the present invention, the security processing program is an authentication application for user identification (see FIG. 7).

本発明のより具体的な形態による半導体集積回路では、前記複数のプルアップ駆動信号線(Lup1…Lup7)と前記複数のプルダウン駆動信号線(Ldn1…Ldn7)とは前記内部回路の少なくとも一部の回路の上に形成されている(図7参照)。   In a semiconductor integrated circuit according to a more specific form of the present invention, the plurality of pull-up drive signal lines (Lup1... Lup7) and the plurality of pull-down drive signal lines (Ldn1... Ldn7) are at least a part of the internal circuit. It is formed on the circuit (see FIG. 7).

本発明のより具体的な形態による半導体集積回路では、前記複数の受光素子(PD1…PD7)は、前記内部回路のうちアタックに対して脆弱な部分の近傍に分散して配置されている(図7参照)。   In a semiconductor integrated circuit according to a more specific form of the present invention, the plurality of light receiving elements (PD1... PD7) are distributed in the vicinity of a portion vulnerable to attack in the internal circuit (see FIG. 7).

本発明のひとつの形態によるICカードは、カード基板(30)と、前記カード基板(30)の主表面に形成された外部インターフェース(31)と、前記カード基板(30)の内部に埋設され前記外部インターフェース(31)と電気的に接続された前記半導体集積回路の前記チップ(32)とを具備する(図9参照)。   An IC card according to one embodiment of the present invention is embedded in a card substrate (30), an external interface (31) formed on the main surface of the card substrate (30), and the card substrate (30). The chip (32) of the semiconductor integrated circuit electrically connected to an external interface (31) (see FIG. 9).

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。   The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、本発明によれば、スポット光照射によるアタックに対する防御のために半導体集積回路のチップ上に配置された複数の受光素子に接続された複数の配線の断線のテストを容易とすることが可能な半導体集積回路を提供することができる。また、本発明によれば、スポット光照射によるアタックに対する防御のために半導体集積回路のチップ上に配置された複数の受光素子からの光照射の検出時の出力ノイズを低減することができる。   That is, according to the present invention, it is possible to easily test for disconnection of a plurality of wirings connected to a plurality of light receiving elements arranged on a chip of a semiconductor integrated circuit in order to protect against an attack caused by spot light irradiation. A semiconductor integrated circuit can be provided. Further, according to the present invention, it is possible to reduce output noise at the time of detecting light irradiation from a plurality of light receiving elements arranged on a chip of a semiconductor integrated circuit in order to protect against attack by spot light irradiation.

≪ICカードマイコンの構成≫
図5は、本発明の1つの実施形態によるICカードマイコンのバイアス・駆動・センス回路11とフォトダイオードPD1…PD7とを示す回路図である。
≪Configuration of IC card microcomputer≫
FIG. 5 is a circuit diagram showing the bias / drive / sense circuit 11 and photodiodes PD1... PD7 of the IC card microcomputer according to one embodiment of the present invention.

同図に示すように、バイアス・駆動・センス回路11には、7個のフォトダイオードPD1…PD7のうちの第1番目のフォトダイオードPD1と第7番目のフォトダイオードPD7とが接続されている。図示されてはいないが、第2番目から第6番目までの5個のフォトダイオードPD2…PD6がバイアス・駆動・センス回路11と同様に接続されている。バイアス・駆動・センス回路11には、7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7のうちの第1番目の駆動・センス回路DR_SN1と第7番目のDR_SN7とが含まれている。図示されてはいないが、第2番目から第6番目までの5個の駆動・センス回路DR_SN2…DR_SN6が同様にバイアス・駆動・センス回路11に配置されている。7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7にバイアス電圧を供給するための1個の共通のバイアス回路Bias_Cirtが、バイアス・駆動・センス回路11に配置されている。   As shown in the figure, the bias / drive / sense circuit 11 is connected to the first photodiode PD1 and the seventh photodiode PD7 among the seven photodiodes PD1... PD7. Although not shown, five photodiodes PD2 to PD6 from the second to the sixth are connected in the same manner as the bias / drive / sense circuit 11. The bias / drive / sense circuit 11 includes a first drive / sense circuit DR_SN1 and a seventh DR_SN7 of the seven drive / sense circuits DR_SN1... DR_SN7. Although not shown, five drive / sense circuits DR_SN2... DR_SN6 from the second to the sixth are similarly arranged in the bias / drive / sense circuit 11. One common bias circuit Bias_Cirt for supplying a bias voltage to the seven drive / sense circuits DR_SN 1... DR_SN 7 is arranged in the bias / drive / sense circuit 11.

共通のバイアス回路Bias_Cirtでは、定電流源からの定電流Iが第1カレントミラーBMP21、BMP22のダイオード接続の入力トランジスタであるPチャンネルMOSトランジスタBMP21に供給され、ダイオード接続の入力トランジスタBMP21で生成された第1バイアス電圧V1は7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のPチャンネルMOSトランジスタMP11…MP71のゲートに共通に供給されている。第1カレントミラーBMP21、BMP22の出力トランジスタであるPチャンネルMOSトランジスタBMP23のドレインにはダイオード接続のNチャンネルMOSトランジスタBMN21が接続され、NチャンネルMOSトランジスタBMN21生成された第2バイアス電圧V2は7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のNチャンネルMOSトランジスタMN11…MN71のゲートに共通に供給されている。共通のバイアス回路Bias_Cirtでは、トリミングされた定電流源からの定電流2Iが第2カレントミラーBMP23、BMP24のダイオード接続の入力トランジスタであるPチャンネルMOSトランジスタBMP23に供給され、ダイオード接続の入力トランジスタBMP23で生成された第3バイアス電圧V3は7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルアップ駆動用PチャンネルMOSトランジスタMP1…MP7のゲートに共通に供給されている。第2カレントミラーBMP23、BMP24の出力トランジスタであるPチャンネルMOSトランジスタBMP24のドレイン電流は、ダイオード接続のNチャンネルMOSトランジスタBMN22に供給されている。ダイオード接続のNチャンネルMOSトランジスタBMN22で生成された第4バイアス電圧V4は、7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルダウン駆動用NチャンネルMOSトランジスタMN1…MN7のゲートに共通に供給されている。7個のフォトダイオードPD1…PD7からの光検出信号は、バイアス・駆動・センス回路11の7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のCMOSインバータInv1…Inv7によりセンスされる。第1番目のCMOSインバータInv1のPチャンネルMOSトランジスタMP12のソースはPチャンネルMOSトランジスタMP11を介して電源電圧Vddに接続される一方、NチャンネルMOSトランジスタMN12のソースはNチャンネルMOSトランジスタMN11を介して接地電位Vssに接続されている。従って、第1番目のCMOSインバータInv1に流れるラッシュ電流は、PチャンネルMOSトランジスタMP11とNチャンネルMOSトランジスタMN11とによって制限される。第7番目のCMOSインバータInv7のPチャンネルMOSトランジスタMP72のソースはPチャンネルMOSトランジスタMP71を介して電源電圧Vddに接続される一方、NチャンネルMOSトランジスタMN72のソースはNチャンネルMOSトランジスタMN71を介して接地電位Vssに接続されている。従って、第7番目のCMOSインバータInv7に流れるラッシュ電流は、PチャンネルMOSトランジスタMP71とNチャンネルMOSトランジスタMN71とによって制限される。第2番目のCMOSインバータInv2から第6番目のCMOSインバータInv6も、第1番目のCMOSインバータInv1や第7番目のCMOSインバータInv7と同様に構成されている。 In the common bias circuit Bias_Cirt, the constant current I 0 from the constant current source is supplied to the P-channel MOS transistor BMP21 which is a diode-connected input transistor of the first current mirrors BMP21 and BMP22, and is generated by the diode-connected input transistor BMP21. The first bias voltage V1 is commonly supplied to the gates of the seven P-channel MOS transistors MP11... MP71 of the seven drive / sense circuits DR_SN1. A diode-connected N-channel MOS transistor BMN21 is connected to the drain of the P-channel MOS transistor BMP23 which is an output transistor of the first current mirrors BMP21 and BMP22, and the second bias voltage V2 generated by the N-channel MOS transistor BMN21 is 7 pieces. Commonly supplied to the gates of the seven N-channel MOS transistors MN11... MN71 of the drive / sense circuits DR_SN1. In the common bias circuit Bias_Cirt, the constant current 2I from the trimmed constant current source is supplied to the P-channel MOS transistor BMP23 which is a diode-connected input transistor of the second current mirrors BMP23 and BMP24, and the diode-connected input transistor BMP23. The generated third bias voltage V3 is commonly supplied to the gates of seven pull-up drive P-channel MOS transistors MP1... MP7 of the seven drive / sense circuits DR_SN1. The drain current of the P-channel MOS transistor BMP24, which is the output transistor of the second current mirrors BMP23 and BMP24, is supplied to the diode-connected N-channel MOS transistor BMN22. The fourth bias voltage V4 generated by the diode-connected N-channel MOS transistor BMN22 is commonly supplied to the gates of the seven pull-down drive N-channel MOS transistors MN1... MN7 of the seven drive / sense circuits DR_SN1. ing. The photodetection signals from the seven photodiodes PD1... PD7 are sensed by the seven CMOS inverters Inv1... Inv7 of the seven drive / sense circuits DR_SN1. The source of the P-channel MOS transistor MP12 of the first CMOS inverter Inv1 is connected to the power supply voltage Vdd via the P-channel MOS transistor MP11, while the source of the N-channel MOS transistor MN12 is grounded via the N-channel MOS transistor MN11. It is connected to the potential Vss. Accordingly, the rush current flowing through the first CMOS inverter Inv1 is limited by the P-channel MOS transistor MP11 and the N-channel MOS transistor MN11. The source of the P-channel MOS transistor MP72 of the seventh CMOS inverter Inv7 is connected to the power supply voltage Vdd via the P-channel MOS transistor MP71, while the source of the N-channel MOS transistor MN72 is grounded via the N-channel MOS transistor MN71. It is connected to the potential Vss. Accordingly, the rush current flowing through the seventh CMOS inverter Inv7 is limited by the P-channel MOS transistor MP71 and the N-channel MOS transistor MN71. The second CMOS inverter Inv2 to the sixth CMOS inverter Inv6 are configured in the same manner as the first CMOS inverter Inv1 and the seventh CMOS inverter Inv7.

図5のバイアス・駆動・センス回路11で、共通のバイアス回路Bias_Cirtのダイオード接続のNチャンネルMOSトランジスタBMN22のチャンネル幅は、7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルダウン駆動用NチャンネルMOSトランジスタMN1…MN7のチャンネル幅の2倍に設定されている。また、共通のバイアス回路Bias_Cirtのダイオード接続のPチャンネルMOSトランジスタBMP23のチャンネル幅は、共通のバイアス回路Bias_CirtのPチャンネルMOSトランジスタBMP24のチャンネル幅や7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルアップ駆動用PチャンネルMOSトランジスタMP1…MP7のチャンネル幅と等しくなっている。その結果、7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルダウン駆動用NチャンネルMOSトランジスタMN1…MN7の電流シンク能力は電流Iとなり、7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルアップ駆動用PチャンネルMOSトランジスタMP1…MP7の電流供給能力は電流2Iとなる。   In the bias / drive / sense circuit 11 of FIG. 5, the channel width of the diode-connected N-channel MOS transistor BMN22 of the common bias circuit Bias_Cirt is N channels for seven pull-down drives of the seven drive / sense circuits DR_SN1. It is set to be twice the channel width of the MOS transistors MN1. In addition, the channel width of the diode-connected P-channel MOS transistor BMP23 of the common bias circuit Bias_Cirt is equal to the channel width of the P-channel MOS transistor BMP24 of the common bias circuit Bias_Cirt and the seven drive / sense circuits DR_SN1... DR_SN7. It is equal to the channel width of the pull-up drive P-channel MOS transistors MP1... MP7. As a result, the current sink capability of the seven pull-down drive N-channel MOS transistors MN1... MN7 of the seven drive / sense circuits DR_SN1... DR_SN7 becomes the current I, and the seven drive / sense circuits DR_SN1. The current supply capability of the pull-up drive P-channel MOS transistors MP1... MP7 is the current 2I.

また、図5に示した本発明の1つの実施形態では、7個の駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個の入力端子In1…In7は、駆動・センス回路11の内部の接続点CN1…CN7で7本のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7に接続されている。また、7個のフォトダイオードPD1…PD7の全てのアノードは接地電圧Vssに接続され、7個のフォトダイオードPD1…PD7の全てのカソードは7本のプルアップ駆動信号線Lup1…Lup7と7本のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7とに接続されている。また、駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個の入力端子In1…In7と駆動・センス回路11の内部の接続点CN1…CN7との間の複数の配線の配線距離は、7個のプルアップ駆動用PチャンネルMOSトランジスタMP1…MP7のドレインと7個のフォトダイオードPD1…PD7のカソードとの間の7本のプルアップ駆動信号線Lup1…Lup7の配線距離および7個のプルダウン駆動用NチャンネルMOSトランジスタMN1…MN7のドレインと7個のフォトダイオードPD1…PD7のカソードとの間の7本のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7の配線距離よりも十分短く設定されている。その結果、半導体製造プロセスにおける配線距離の相違によって、前者の配線の断線の確率を後者の配線の断線の確率よりも遥かに低くすることができる。   In the embodiment of the present invention shown in FIG. 5, the seven input terminals In1... In7 of the seven drive / sense amplifier circuits DR & SN_1... DR & SN_7 are connected to the connection points CN1. CN7 is connected to seven pull-down drive signal lines Ldn1... Ldn7. Further, all the anodes of the seven photodiodes PD1... PD7 are connected to the ground voltage Vss, and all the cathodes of the seven photodiodes PD1... PD7 are connected to the seven pull-up drive signal lines Lup1. The pull-down drive signal lines Ldn1... Ldn7 are connected. Also, the wiring distances of the plurality of wirings between the seven input terminals In1... In7 of the driving / sense amplifier circuits DR & SN_1... DR & SN_7 and the connection points CN1. 7 pull-up drive signal lines Lup1... Lup7 between the drains of the drive P-channel MOS transistors MP1... MP7 and the cathodes of the seven photodiodes PD1. It is set sufficiently shorter than the wiring distance of the seven pull-down drive signal lines Ldn1... Ldn7 between the drains of the transistors MN1... MN7 and the cathodes of the seven photodiodes PD1. As a result, the probability of disconnection of the former wiring can be made much lower than the probability of disconnection of the latter wiring due to the difference in wiring distance in the semiconductor manufacturing process.

従って、7個のフォトダイオードPD1…PD7の全てが光照射により7個のフォトダイオードPD1…PD7の光電流Ipdが電流Iよりも大きい高導通度となると、7個の駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個の入力端子In1…In7の電圧は接地電圧Vssとなる。また、駆動・センス回路11の内部で7個の駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個の入力端子In1…In7が接続された7本のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7による7個の入力端子In1…In7の駆動電圧も接地電圧Vssとなっている。   Accordingly, when all of the seven photodiodes PD1... PD7 are irradiated with light and the photocurrent Ipd of the seven photodiodes PD1... PD7 has a higher conductivity than the current I, the seven drive / sense amplifier circuits DR & SN_1. The voltages of the seven input terminals In1... In7 of DR & SN_7 become the ground voltage Vss. Also, seven input terminals of seven pull-down drive signal lines Ldn1... Ldn7 to which seven input terminals In1... In7 of seven drive / sense amplifier circuits DR & SN_1. The drive voltage of In1... In7 is also the ground voltage Vss.

例えば、受光素子としての第1番目のフォトダイオードPD1にのみスポット光照射による光Lgtが照射されると、第1番目のフォトダイオードPD1のPN接合の逆方向電流による光電流Ipdが接地電圧Vssに流れ、第2番目のフォトダイオードPD2から第7番目のフォトダイオードPD7のPN接合の逆方向電流は無視できる微小電流となる。第1番目のフォトダイオードPD1の光電流Ipdが電流Iよりも大きくなると、第1番目のフォトダイオードPD1の寄生容量の充電電荷が放電される。すると、第1番目のCMOSインバータInv1の入力センスノードIn1の電圧は電源電圧Vddから接地電圧Vssに低下して、出力OUT1はローレベルからハイレベルに変化する。第2番目のフォトダイオードPD2から第7番目のフォトダイオードPD7の寄生容量の充電電荷は維持されるので、第2番目のCMOSインバータInv2から第7番目のCMOSインバータInv7の出力OUT2…OUT7はローレベルに維持される。尚、出力OUT1…OUT7は図示しないOR回路に入力されて、このOR回路のハイレベル出力によりICカードマイコンの全体の動作が停止される。従って、7個のフォトダイオードPD1…PD7のうちの少なくとも1個のフォトダイオードが光照射されると、ICカードマイコンの全体の動作が停止される。   For example, when light Lgt by spot light irradiation is irradiated only to the first photodiode PD1 as the light receiving element, the photocurrent Ipd due to the reverse current of the PN junction of the first photodiode PD1 becomes the ground voltage Vss. The reverse current of the PN junction from the second photodiode PD2 to the seventh photodiode PD7 becomes a negligible minute current. When the photocurrent Ipd of the first photodiode PD1 becomes larger than the current I, the charge charged in the parasitic capacitance of the first photodiode PD1 is discharged. Then, the voltage of the input sense node In1 of the first CMOS inverter Inv1 is lowered from the power supply voltage Vdd to the ground voltage Vss, and the output OUT1 is changed from the low level to the high level. Since the charge charges of the parasitic capacitances of the second photodiode PD2 to the seventh photodiode PD7 are maintained, the outputs OUT2... OUT7 of the second CMOS inverter Inv2 to the seventh CMOS inverter Inv7 are at a low level. Maintained. The outputs OUT1... OUT7 are input to an OR circuit (not shown), and the entire operation of the IC card microcomputer is stopped by the high level output of the OR circuit. Accordingly, when at least one of the seven photodiodes PD1... PD7 is irradiated with light, the entire operation of the IC card microcomputer is stopped.

例えば、図5において7本のプルアップ駆動信号線Lup1…Lup7と7本のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7のいずれか一本の駆動信号線が、駆動・センス回路11の外部で断線状態となったと仮定する。しかし、駆動・センス回路11の内部での7個の駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個の入力端子In1…In7と7本のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7との間の配線距離は短いので、複数の接続点CN1…CN7での両方の配線間の電気的接続は維持されている。すると、7個の駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個の入力端子In1…In7のうちで駆動・センス回路11の外部での断線状態の一本の駆動信号線に対応する1つの入力端子の電圧は、駆動・センス回路11の内部のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7の対応する一本のプルダウン駆動信号線により接地電圧Vssに駆動される。その結果、スポット光照射による7個のフォトダイオードPD1…PD7からの異常検出信号と同様な異常検出信号が、駆動・センス回路11の外部での駆動信号線の断線時に得られることができる。   For example, in FIG. 5, one of the seven pull-up drive signal lines Lup1... Lup7 and the seven pull-down drive signal lines Ldn1... Ldn7 is disconnected from the drive / sense circuit 11. Assuming that However, the wiring distance between the seven input terminals In1... In7 of the seven drive / sense amplifier circuits DR & SN_1... DR & SN_7 and the seven pull-down drive signal lines Ldn1. Therefore, the electrical connection between both wirings at the plurality of connection points CN1... CN7 is maintained. Then, among the seven input terminals In1... In7 of the seven drive / sense amplifier circuits DR & SN_1... DR & SN_7, one input terminal corresponding to one drive signal line in a disconnected state outside the drive / sense circuit 11 Is driven to the ground voltage Vss by one pull-down drive signal line corresponding to the pull-down drive signal lines Ldn1... Ldn7 in the drive / sense circuit 11. As a result, an abnormality detection signal similar to the abnormality detection signals from the seven photodiodes PD1... PD7 by spot light irradiation can be obtained when the drive signal line is disconnected outside the drive / sense circuit 11.

尚、図5においてトリミング回路Trimmは、バイアス・駆動・センス回路11の共通のバイアス回路Bias_Cirtの第2カレントミラーBMP23、BMP24のダイオード接続の入力トランジスタであるPチャンネルMOSトランジスタBMP23に供給される定電流2Iの電流値を、正確な値にトリミングする機能を持つ。トリミング回路Trimmで電源に接続された抵抗としてのPチャンネルMOSトランジスタTMP25は、半導体集積回路の製造プロセスに起因してしきい値電圧Vthやコンダクタンスgmが大きなバラツキを示す。このバラツキは、定電流2Iの電流値のバラツキの原因となる。従って、ICカードマイコンの量産時に、外部テスターによりPチャンネルMOSトランジスタBMP23に供給される定電流2Iの電流をモニターしながら、複数のスイッチSW1…SW4のオン・オフを切り換えて最適なオン・オフ情報を求める。この最適なスイッチのオン・オフ情報は、後で説明する図7のEEPROM15に不揮発記憶することができる。   In FIG. 5, a trimming circuit Trimm is a constant current supplied to a P-channel MOS transistor BMP23 which is a diode-connected input transistor of the second current mirror BMP23 and BMP24 of the common bias circuit Bias_Cirt of the bias / drive / sense circuit 11. It has a function of trimming a current value of 2I to an accurate value. The P-channel MOS transistor TMP25 as a resistor connected to the power supply by the trimming circuit Trimm exhibits large variations in threshold voltage Vth and conductance gm due to the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit. This variation causes variations in the current value of the constant current 2I. Therefore, in the mass production of the IC card microcomputer, while monitoring the current of the constant current 2I supplied to the P-channel MOS transistor BMP23 by the external tester, the on / off information of the plurality of switches SW1. Ask for. This optimum switch on / off information can be stored in a nonvolatile manner in the EEPROM 15 shown in FIG.

図6は、本発明の他の1つの実施形態によるICカードマイコンのバイアス・駆動・センス回路11とフォトダイオードPD1…PD7とを示す回路図である。   FIG. 6 is a circuit diagram showing a bias / drive / sense circuit 11 and photodiodes PD1... PD7 of an IC card microcomputer according to another embodiment of the present invention.

同図の実施形態が、図5の実施形態と相違する点を、以下に説明する。図6の実施形態では、図5の実施形態と逆に、7個のフォトダイオードPD1…PD7の全てのカソードは動作電源電圧Vddに接続され、7個のフォトダイオードPD1…PD7の全てのアノードは7本のプルアップ駆動信号線Lup1…Lup7と7本のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7とに接続されている。また、駆動・センス回路11の内部の接続点CN1…CN7で7個の駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個の入力端子In1…In7が接続された7本のプルアップ駆動信号線Lup1…Lup7による7個の入力端子In1…In7の駆動電圧も動作電源電圧Vddとなっている。更に、図6のバイアス・駆動・センス回路11で、共通のバイアス回路Bias_Cirtのダイオード接続のNチャンネルMOSトランジスタBMN22のチャンネル幅は、7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルダウン駆動用NチャンネルMOSトランジスタMN1…MN7のチャンネル幅と等しく設定されている。また、共通のバイアス回路Bias_Cirtのダイオード接続のPチャンネルMOSトランジスタBMP23のチャンネル幅と共通のバイアス回路Bias_CirtのPチャンネルMOSトランジスタBMP24のチャンネル幅とは、7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルアップ駆動用PチャンネルMOSトランジスタMP1…MP7のチャンネル幅の2倍に設定されている。その結果、7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルダウン駆動用NチャンネルMOSトランジスタMN1…MN7の電流シンク能力は電流2Iとなり、7個の駆動・センス回路DR_SN1…DR_SN7の7個のプルアップ駆動用PチャンネルMOSトランジスタMP1…MP7の電流供給能力は電流Iとなる。   The difference between the embodiment of FIG. 5 and the embodiment of FIG. 5 will be described below. In the embodiment of FIG. 6, contrary to the embodiment of FIG. 5, all the cathodes of the seven photodiodes PD1... PD7 are connected to the operating power supply voltage Vdd, and all the anodes of the seven photodiodes PD1. It is connected to seven pull-up drive signal lines Lup1... Lup7 and seven pull-down drive signal lines Ldn1. Also, seven pull-up drive signal lines Lup1 connected to seven input terminals In1 ... In7 of seven drive / sense amplifier circuits DR & SN_1 ... DR & SN_7 at connection points CN1 ... CN7 inside the drive / sense circuit 11. The drive voltages of the seven input terminals In1... In7 by Lup7 are also the operating power supply voltage Vdd. Further, in the bias / drive / sense circuit 11 of FIG. 6, the channel width of the diode-connected N-channel MOS transistor BMN22 of the common bias circuit Bias_Cirt is 7 for the pull-down drive of the 7 drive / sense circuits DR_SN1... DR_SN7. It is set equal to the channel width of the N-channel MOS transistors MN1. The channel width of the diode-connected P-channel MOS transistor BMP23 of the common bias circuit Bias_Cirt and the channel width of the P-channel MOS transistor BMP24 of the common bias circuit Bias_Cirt are seven drive / sense circuits DR_SN1... DR_SN7. Is set to twice the channel width of the pull-up driving P-channel MOS transistors MP1... MP7. As a result, the current sink capability of the seven pull-down drive N-channel MOS transistors MN1... MN7 in the seven drive / sense circuits DR_SN1... DR_SN7 becomes the current 2I, and the seven drive / sense circuits DR_SN1. The current supply capability of the pull-up driving P-channel MOS transistors MP1 to MP7 is the current I.

例えば、受光素子としての第1番目のフォトダイオードPD1にのみスポット光照射による光Lgtが照射されると、第1番目のフォトダイオードPD1のPN接合の逆方向電流による光電流Ipdが動作電源電圧Vddから流れ、第2番目のフォトダイオードPD2から第7番目のフォトダイオードPD7のPN接合の逆方向電流は無視できる微小電流となる。第1番目のフォトダイオードPD1の光電流Ipdが電流Iよりも大きくなると、第1番目のフォトダイオードPD1の寄生容量が接地電圧Vssから動作電源電圧Vddまで充電される。すると、第1番目のCMOSインバータInv1の入力センスノードIn1の電圧は接地電圧Vssから動作電源電圧Vddに増加して、出力OUT1はハイレベルからローレベルに変化する。第2番目のフォトダイオードPD2から第7番目のフォトダイオードPD7の寄生容量の接地電圧Vssは維持されるので、第2番目のCMOSインバータInv2から第7番目のCMOSインバータInv7の出力OUT2…OUT7はハイレベルに維持される。   For example, when the light Lgt by spot light irradiation is irradiated only to the first photodiode PD1 as the light receiving element, the photocurrent Ipd due to the reverse current of the PN junction of the first photodiode PD1 becomes the operating power supply voltage Vdd. The reverse current of the PN junction from the second photodiode PD2 to the seventh photodiode PD7 becomes a negligible minute current. When the photocurrent Ipd of the first photodiode PD1 becomes larger than the current I, the parasitic capacitance of the first photodiode PD1 is charged from the ground voltage Vss to the operating power supply voltage Vdd. Then, the voltage at the input sense node In1 of the first CMOS inverter Inv1 increases from the ground voltage Vss to the operating power supply voltage Vdd, and the output OUT1 changes from high level to low level. Since the ground voltage Vss of the parasitic capacitance of the second photodiode PD2 to the seventh photodiode PD7 is maintained, the outputs OUT2... OUT7 of the second CMOS inverter Inv2 to the seventh CMOS inverter Inv7 are high. Maintained at level.

例えば、図6において7本のプルアップ駆動信号線Lup1…Lup7と7本のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7のいずれか一本の駆動信号線が、駆動・センス回路11の外部で断線状態となったと仮定する。すると、7個の駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個の入力端子In1…In7のうちで断線状態の一本の駆動信号線に対応する1つの入力端子の電圧は、駆動・センス回路11の内部のプルアップ駆動信号線Lup1…Lup7の対応する一本のプルアップ駆動信号線により動作電源電圧Vddに駆動される。その結果、スポット光照射による7個のフォトダイオードPD1…PD7からの異常検出信号と同様な異常検出信号が、駆動・センス回路11の外部での駆動信号線の断線時に得られることができる。   For example, in FIG. 6, one of the seven pull-up drive signal lines Lup1... Lup7 and the seven pull-down drive signal lines Ldn1... Ldn7 is disconnected outside the drive / sense circuit 11. Assuming that Then, among the seven input terminals In1... In7 of the seven drive / sense amplifier circuits DR & SN_1... DR & SN_7, the voltage of one input terminal corresponding to one drive signal line in the disconnected state is the drive / sense circuit 11. Are driven to the operating power supply voltage Vdd by one corresponding pull-up drive signal line Lup1... Lup7. As a result, an abnormality detection signal similar to the abnormality detection signals from the seven photodiodes PD1... PD7 by spot light irradiation can be obtained when the drive signal line is disconnected outside the drive / sense circuit 11.

図7は、図5または図6の実施形態による駆動・センス回路11を用いたICカードマイコンのチップのレイアウトを示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing a chip layout of an IC card microcomputer using the drive / sense circuit 11 according to the embodiment of FIG. 5 or FIG.

同図に示すように、ICカードマイコンのチップ10上には、バイアス・駆動・センス回路11と、中央処理ユニット(CPU)12と、リードオンリメモリ(ROM)13と、ランダムアクセスメモリ(RAM)14と、電気的に書き込み・消去可能な不揮発性メモリ(EEPROM)15と、入出力ユニット(I/O)16と、電源回路(Pwr_Spy_Cirt)17とが配置されている。電源回路17は、外部から供給される外部電源電圧Vddと外部接地電圧Vssに基づき、CPU12、ROM13、RAM14、EEPROM15、入出力ユニット16に動作電圧を供給している。入出力ユニット16は、図示しない外部デバイスへデータ転送同期クロックCLKを出力する。入出力ユニット16は、データ転送同期クロックCLKに同期して外部デバイスからデータDATAを入力したりデータDATAを出力する。また、ROM13、とEEPROM15の少なくともいずれか一方に、ユーザーの本人確認のための認証アプリケーション等のセキュリティー処理プログラムが格納されている。   As shown in the figure, on a chip 10 of an IC card microcomputer, a bias / drive / sense circuit 11, a central processing unit (CPU) 12, a read only memory (ROM) 13, and a random access memory (RAM) are provided. 14, an electrically writable / erasable nonvolatile memory (EEPROM) 15, an input / output unit (I / O) 16, and a power supply circuit (Pwr_Spy_Cirt) 17 are arranged. The power supply circuit 17 supplies operating voltages to the CPU 12, ROM 13, RAM 14, EEPROM 15, and input / output unit 16 based on an external power supply voltage Vdd and an external ground voltage Vss supplied from the outside. The input / output unit 16 outputs a data transfer synchronization clock CLK to an external device (not shown). The input / output unit 16 inputs or outputs data DATA from an external device in synchronization with the data transfer synchronization clock CLK. In addition, at least one of the ROM 13 and the EEPROM 15 stores a security processing program such as an authentication application for user identification.

CPU12、ROM13、RAM14、EEPROM15、I/O16、電源回路17の内部で脆弱な回路部分の近傍にICカードマイコン全体の動作停止を引き起こす受光素子であるフォトダイオードPD1、PD2、PD3、PD4、PD5、PD6、PD7が7個配置されている。フォトダイオードPD1、PD2、PD3、PD4、PD5、PD6、PD7にはそれぞれ7本のプルアップ駆動信号線Lup1、Lup2、Lup3、Lup4、Lup5、Lup6、Lup7と7本のプルダウン駆動信号線Ldn1、Ldn2、Ldn3、Ldn4、Ldn5、Ldn6、Ldn7とが接続されている。また、6本のプルアップ駆動信号線Lup2、Lup3、Lup4、Lup5、Lup6、Lup7と6本のプルダウン駆動信号線Ldn2、Ldn3、Ldn4、Ldn5、Ldn6、Ldn7の下部には、CPU12が配置されている。   Photodiodes PD1, PD2, PD3, PD4, PD5, which are light-receiving elements that cause the entire IC card microcomputer to stop operating in the vicinity of weak circuit portions inside the CPU 12, ROM 13, RAM 14, EEPROM 15, I / O 16, and power supply circuit 17. Seven PD6 and PD7 are arranged. The photodiodes PD1, PD2, PD3, PD4, PD5, PD6, and PD7 each have seven pull-up drive signal lines Lup1, Lup2, Lup3, Lup4, Lup5, Lup6, and Lup7 and seven pull-down drive signal lines Ldn1 and Ldn2. , Ldn3, Ldn4, Ldn5, Ldn6, and Ldn7 are connected. The CPU 12 is disposed below the six pull-up drive signal lines Lup2, Lup3, Lup4, Lup5, Lup6, Lup7 and the six pull-down drive signal lines Ldn2, Ldn3, Ldn4, Ldn5, Ldn6, and Ldn7. Yes.

図8は、本発明の1つの実施形態によるICカードマイコンのチップの断面を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing a cross section of a chip of an IC card microcomputer according to one embodiment of the present invention.

同図に示すように、このICカードマイコンのチップは、例えばP型シリコンの半導体基板20、N型の素子分離領域21、P型ウェル領域22、N型ウェル領域23、高不純物濃度N型領域24、高不純物濃度P型領域25を含んでいる。P型ウェル領域22と高不純物濃度N型領域24との間のPN接合もしくは高不純物濃度P型領域25とN型ウェル領域23の間のPN接合のいずれか構造を、7個のフォトダイオードPD1、PD2、PD3、PD4、PD5、PD6、PD7として使用することができる。   As shown in the figure, the chip of this IC card microcomputer includes, for example, a P-type silicon semiconductor substrate 20, an N-type element isolation region 21, a P-type well region 22, an N-type well region 23, a high impurity concentration N-type region. 24, a high impurity concentration P-type region 25 is included. Either a PN junction between the P-type well region 22 and the high impurity concentration N-type region 24 or a PN junction between the high impurity concentration P-type region 25 and the N-type well region 23 has seven photodiodes PD1. , PD2, PD3, PD4, PD5, PD6, and PD7.

図9は、本発明の1つの実施形態によるICカードを示す図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating an IC card according to an embodiment of the present invention.

同図に示すように、このICカードは、カード基板30と、カード基板30の主表面に形成された8個の接触電極からなる外部インターフェース31とを含んでいる。さらに、外部インターフェース31の背後のカード基板30の内部に図7と図8とに示されたICカードマイコンのチップ32が埋設されるとともに、チップ32は外部インターフェース31と電気的に接続されている。   As shown in the figure, this IC card includes a card substrate 30 and an external interface 31 composed of eight contact electrodes formed on the main surface of the card substrate 30. Furthermore, the IC card microcomputer chip 32 shown in FIGS. 7 and 8 is embedded in the card substrate 30 behind the external interface 31, and the chip 32 is electrically connected to the external interface 31. .

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。   Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.

例えば、複数の受光素子はフォトダイオードに限定されるものではなく、例えばフォトトランジスタ、フォトMOSトランジスタ等も使用することができる。   For example, the plurality of light receiving elements are not limited to photodiodes, and for example, phototransistors, photoMOS transistors, and the like can be used.

図5および図6の実施形態では、駆動・センス回路11の内部の接続点CN1…CN7で7個の駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個の入力端子In1…In7と7本のプルアップ駆動信号線Lup1…Lup7もしくは7本のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7とが接続されている。しかし、この接続点CN1…CN7を駆動・センス回路11の外部近傍とすることもできる。   5 and 6, seven input terminals In1... In7 and seven pull-ups of seven drive / sense amplifier circuits DR & SN_1... DR & SN_7 at connection points CN1. Drive signal lines Lup1 ... Lup7 or seven pull-down drive signal lines Ldn1 ... Ldn7 are connected. However, the connection points CN1... CN7 can be located near the outside of the drive / sense circuit 11.

図10は、図5の駆動・センス回路11を用いた本発明の他の実施形態によるICカードマイコンのチップのレイアウトを示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing a chip layout of an IC card microcomputer according to another embodiment of the present invention using the drive / sense circuit 11 of FIG.

同図に示すように、図5の駆動・センス回路11の7個の駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個の入力端子In1…In7と7本のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7の接続点CN1…CN7は、駆動・センス回路11の外部近傍の配線チャンネル領域18の内部に配置されている。この図10の実施形態においても、配線チャンネル領域18に配置された接続点CN1…CN7と7個の駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個の入力端子In1…In7との間の7本の配線の配線距離は、7個の駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個のプルアップ駆動用トランジスタMP1…MP7のドレインと7個のフォトダイオードPD1…PD7のカソードとの間の7本のプルアップ駆動信号線Lup1…Lup7の配線距離および7個の駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個のプルダウン駆動用トランジスタMN1…MN7のドレインと7個のフォトダイオードPD1…PD7のカソードとの間の7本のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7の配線距離よりも十分短く設定されている。駆動・センス回路11外部での配線距離の長い7本のプルアップ駆動信号線Lup1…Lup7と7本のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7の断線の確率は高いが、配線チャンネル領域18に配置された接続点CN1…CN7と7個の駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個の入力端子In1…In7との間の7本のは配線距離の短い配線の断線の確率は極めて低くなる。   As shown in the figure, the connection points of seven input terminals In1... In7 and seven pull-down drive signal lines Ldn1... Ldn7 of the drive and sense amplifier circuits DR & SN_1. CN1... CN7 are arranged inside the wiring channel region 18 near the outside of the drive / sense circuit 11. Also in the embodiment of FIG. 10, seven connection points CN1... CN7 arranged in the wiring channel region 18 and seven input terminals In1... In7 of seven drive / sense amplifier circuits DR & SN_1. The wiring distance is 7 pulls between the drains of 7 pull-up drive transistors MP1 ... MP7 of 7 drive / sense amplifier circuits DR & SN_1 ... DR & SN_7 and the cathodes of 7 photodiodes PD1 ... PD7. Up drive signal line Lup1 ... Lup7 wiring distance and seven drive / sense amplifiers DR & SN_1 ... DR & SN_7 seven pull-down drive transistors MN1 ... MN7 drains and seven photodiodes PD1 ... PD7 cathodes 7 pull-down drive signal lines Ldn1... Ldn7 wiring distance It is also set short enough. The seven pull-up drive signal lines Lup1... Lup7 and the seven pull-down drive signal lines Ldn1... Ldn7 having a long wiring distance outside the drive / sense circuit 11 have a high probability of disconnection, but are arranged in the wiring channel region 18. The probability of the disconnection of the wiring having a short wiring distance between the seven connection terminals CN1... CN7 and the seven input terminals In1... In7 of the seven drive / sense amplifier circuits DR & SN_1.

従って、図10においても、7本のプルアップ駆動信号線Lup1…Lup7と7本のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7のいずれか一本の駆動信号線が、駆動・センス回路11と配線チャンネル領域18の外部で断線状態となると、7個の駆動・センス増幅回路DR&SN_1…DR&SN_7の7個の入力端子In1…In7のうちで外部断線状態の一本の駆動信号線に対応する1つの入力端子の電圧は、駆動・センス回路11の内部のプルダウン駆動信号線Ldn1…Ldn7の対応する一本のプルダウン駆動信号線により接地電圧Vssに駆動される。その結果、スポット光照射による7個のフォトダイオードPD1…PD7からの異常検出信号と同様な異常検出信号が、駆動・センス回路11の外部での駆動信号線の断線時に得られることができる。   Therefore, also in FIG. 10, any one of the seven pull-up drive signal lines Lup1 ... Lup7 and the seven pull-down drive signal lines Ldn1 ... Ldn7 is connected to the drive / sense circuit 11 and the wiring channel region 18. Of the seven drive / sense amplifier circuits DR & SN_1... DR & SN_7, the voltage at one input terminal corresponding to one drive signal line in the external disconnection state. Are driven to the ground voltage Vss by one pull-down drive signal line corresponding to the pull-down drive signal lines Ldn 1... Ldn 7 in the drive / sense circuit 11. As a result, an abnormality detection signal similar to the abnormality detection signals from the seven photodiodes PD1... PD7 by spot light irradiation can be obtained when the drive signal line is disconnected outside the drive / sense circuit 11.

尚、図10の配線チャンネル領域18中には、接続点CN1…CN7だけではなく、CPU12から周辺のROM13、RAM14、EEPROM15、入出力ユニット16へのデータ信号線やアドレス信号線とを配置することもできる。   In addition, not only the connection points CN1... CN7 but also data signal lines and address signal lines from the CPU 12 to the peripheral ROM 13, RAM 14, EEPROM 15, and input / output unit 16 are arranged in the wiring channel region 18 of FIG. You can also.

また、ICカード中にICカードマイコンのチップとともに、例えばフラッシュメモリチップのような不揮発性大容量ファイルメモリとメモリコントローラチップとを配置することができる。この不揮発性大容量ファイルメモリに音楽や動画のマルチメディア情報をダウンロードする際の使用料金の電子決済等の際に、上記の実施形態のICカードマイコンは高セキュリティー性能を発揮するものである。   In addition, a non-volatile large-capacity file memory such as a flash memory chip and a memory controller chip can be arranged in the IC card together with the chip of the IC card microcomputer. The IC card microcomputer of the above-described embodiment exhibits high security performance when performing electronic payment of a usage fee when downloading multimedia information such as music and moving images to the nonvolatile large-capacity file memory.

また、ICカードマイコンの外部インターフェースは接触型に限定されるものではなく、赤外線やRF信号による非接触型の外部インターフェースとすることもできる。   Further, the external interface of the IC card microcomputer is not limited to the contact type, and may be a non-contact type external interface using infrared rays or RF signals.

さらに、光照射の検出結果によりICカードマイコンの全体の動作を停止するだけではなく、ICカードマイコンの高セキュリティー機能の動作のみを停止しても良い。   Further, not only the entire operation of the IC card microcomputer but also the operation of the high security function of the IC card microcomputer may be stopped according to the detection result of the light irradiation.

図1は、本発明に先立って本発明者等によって検討されたICカードマイコンのチップのレイアウトを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a chip layout of an IC card microcomputer studied by the present inventors prior to the present invention. 図2は、本発明に先立って本発明者等によって検討されたICカードマイコンのバイアス・駆動・センス回路とフォトダイオードとを示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a bias / drive / sense circuit and a photodiode of an IC card microcomputer studied by the present inventors prior to the present invention. 図3は、本発明に先立って本発明者等によって検討された他のICカードマイコンのバイアス・駆動・センス回路とフォトダイオードとを示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a bias / drive / sense circuit and a photodiode of another IC card microcomputer studied by the present inventors prior to the present invention. 図4は、本発明に先立って本発明者等によって検討された他のICカードマイコンのチップのレイアウトを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a chip layout of another IC card microcomputer studied by the present inventors prior to the present invention. 図5は、本発明の1つの実施形態によるICカードマイコンのバイアス・駆動・センス回路とフォトダイオードとを示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a bias / drive / sense circuit and a photodiode of an IC card microcomputer according to one embodiment of the present invention. 図6は、本発明の他の1つの実施形態によるICカードマイコンのバイアス・駆動・センス回路とフォトダイオードとを示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a bias / drive / sense circuit and a photodiode of an IC card microcomputer according to another embodiment of the present invention. 図7は、図5または図6の実施形態による駆動・センス回路を用いたICカードマイコンのチップのレイアウトを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a chip layout of an IC card microcomputer using the drive / sense circuit according to the embodiment of FIG. 5 or FIG. 図8は、本発明の1つの実施形態によるICカードマイコンのチップの断面を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a cross section of a chip of an IC card microcomputer according to one embodiment of the present invention. 図9は、本発明の1つの実施形態によるICカードを示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an IC card according to an embodiment of the present invention. 図10は、図5の駆動・センス回路11を用いた本発明の他の実施形態によるICカードマイコンのチップのレイアウトを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a chip layout of an IC card microcomputer according to another embodiment of the present invention using the drive / sense circuit 11 of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

PD1…PD7 複数の受光素子
11 駆動・センス回路
MP1、MN1…MP7、MN7 複数の駆動回路
MP12、MN12…MP72、MN72 複数のセンス増幅回路
Vdd 動作電源電圧
MP1…MP7 複数のプルアップ駆動用トランジスタ
Vss 基底電圧
MN1…MN7 複数のプルダウン駆動用トランジスタ
Lup1…Lup7 複数のプルアップ駆動信号線
Ldn1…Ldn7 複数のプルダウン駆動信号線
PD1... PD7 Multiple light receiving elements 11 Drive / sense circuits MP1, MN1... MP7, MN7 Multiple drive circuits MP12, MN12... MP72, MN72 Multiple sense amplifier circuits Vdd Operating power supply voltage MP1. Base voltages MN1... MN7 Plural pull-down driving transistors Lup1... Lup7 Plural pull-up driving signal lines Ldn1.

Claims (12)

複数の受光素子と、前記複数の受光素子を駆動する複数の駆動回路と前記複数の受光素子からの光照射の検出信号を増幅する複数のセンス増幅回路とを含む駆動・センス回路とをチップ上に具備しており、
前記複数の駆動回路は、動作電源電圧に接続された複数のプルアップ駆動用トランジスタと、基底電圧に接続された複数のプルダウン駆動用トランジスタとを含み、
前記複数の駆動回路の前記複数のプルアップ駆動用トランジスタの複数の出力端子は前記複数の受光素子の複数の一端と複数のプルアップ駆動信号線を介して接続され、前記複数の駆動回路の前記複数のプルダウン駆動用トランジスタの複数の出力端子は前記複数の受光素子の前記複数の一端と複数のプルダウン駆動信号線を介して接続され、
前記複数の受光素子の複数の他端は、前記動作電源電圧と前記基底電圧との一方の電圧に接続され、
前記複数のセンス増幅回路の複数の入力端子は、前記駆動・センス回路の内部またはその近傍で前記複数のプルアップ駆動信号線と前記複数のプルダウン駆動信号線との一方の複数の信号線に接続され、前記一方の複数の信号線による駆動電圧は、前記複数の受光素子の前記複数の他端が接続された前記動作電源電圧と前記基底電圧との前記一方の電圧と実質的に等しく設定されている半導体集積回路。
A drive / sense circuit including a plurality of light receiving elements, a plurality of drive circuits for driving the plurality of light receiving elements, and a plurality of sense amplifier circuits for amplifying detection signals of light irradiation from the plurality of light receiving elements. And
The plurality of driving circuits include a plurality of pull-up driving transistors connected to an operating power supply voltage and a plurality of pull-down driving transistors connected to a base voltage,
The plurality of output terminals of the plurality of pull-up driving transistors of the plurality of driving circuits are connected to a plurality of one ends of the plurality of light receiving elements via a plurality of pull-up driving signal lines, and A plurality of output terminals of the plurality of pull-down driving transistors are connected to the plurality of one ends of the plurality of light receiving elements via a plurality of pull-down driving signal lines,
The other ends of the plurality of light receiving elements are connected to one of the operating power supply voltage and the base voltage,
The plurality of input terminals of the plurality of sense amplifier circuits are connected to one of the plurality of pull-up drive signal lines and one of the plurality of pull-down drive signal lines in or near the drive / sense circuit. The driving voltage by the plurality of signal lines is set to be substantially equal to the one of the operating power supply voltage and the base voltage to which the other ends of the plurality of light receiving elements are connected. Semiconductor integrated circuit.
前記複数のセンス増幅回路の前記複数の入力端子が前記駆動・センス回路の前記内部または前記近傍で前記一方の複数の信号線に接続された複数の接続点と前記複数のセンス増幅回路の前記複数の入力端子との間の複数の配線の配線距離は、前記複数の駆動回路の前記複数のプルアップ駆動用トランジスタの前記複数の出力端子と前記複数の受光素子の前記複数の一端との間の前記複数のプルアップ駆動信号線の配線距離および記複数の駆動回路の前記複数のプルダウン駆動用トランジスタの前記複数の出力端子と前記複数の受光素子の前記複数の一端との間の前記複数のプルダウン駆動信号線の配線距離よりも十分短く設定されている請求項1に記載の半導体集積回路。   The plurality of connection terminals in which the plurality of input terminals of the plurality of sense amplifier circuits are connected to the plurality of signal lines in or near the drive / sense circuit and the plurality of sense amplifier circuits. The wiring distance between the plurality of wirings between the plurality of output terminals of the plurality of pull-up driving transistors of the plurality of driving circuits and the one end of the plurality of light receiving elements. The plurality of pull-downs between the plurality of pull-up driving signal lines and the plurality of output terminals of the plurality of pull-down driving transistors of the plurality of driving circuits and the plurality of one ends of the plurality of light receiving elements. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit is set sufficiently shorter than a wiring distance of the drive signal line. 前記複数の受光素子の前記複数の他端は前記基底電圧に接続され、前記複数のセンス増幅回路の前記複数の入力端子は、前記駆動・センス回路の前記内部または前記近傍で前記複数のプルダウン駆動信号線と接続されている請求項1または請求項2に記載の半導体集積回路。   The plurality of other ends of the plurality of light receiving elements are connected to the base voltage, and the plurality of input terminals of the plurality of sense amplifier circuits are connected to the plurality of pull-down drives in or near the drive / sense circuit. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit is connected to a signal line. 前記複数の受光素子の前記複数の他端は前記動作電源電圧に接続され、前記複数のセンス増幅回路の前記複数の入力端子は、前記駆動・センス回路の前記内部または前記近傍で前記複数のプルアップ駆動信号線と接続されている請求項1または請求項2に記載の半導体集積回路。   The plurality of other ends of the plurality of light receiving elements are connected to the operation power supply voltage, and the plurality of input terminals of the plurality of sense amplifier circuits are connected to the plurality of pulls in or near the drive / sense circuit. 3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit is connected to an up drive signal line. 前記複数のプルアップ駆動信号線は前記複数の駆動回路の前記複数のプルアップ駆動用トランジスタからの複数のプルアップ出力電流を前記複数の受光素子に供給する一方、前記複数のプルダウン駆動信号線は前記複数のプルダウン駆動用トランジスタの複数のプルダウン出力電流を前記複数の受光素子から流すものである請求項3または請求項4に記載の半導体集積回路。   The plurality of pull-up drive signal lines supply a plurality of pull-up output currents from the plurality of pull-up drive transistors of the plurality of drive circuits to the plurality of light receiving elements, while the plurality of pull-down drive signal lines are 5. The semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein a plurality of pull-down output currents of the plurality of pull-down driving transistors are supplied from the plurality of light receiving elements. 前記駆動・センス回路は、前記複数の駆動回路の前記複数のプルアップ駆動用トランジスタの前記複数のプルアップ出力電流を設定する第1バイアス素子と、前記複数のプルダウン駆動用トランジスタの前記複数のプルダウン出力電流を設定する第2バイアス素子と、前記第1バイアス素子の第1バイアス電流と前記第2バイアス素子の第2バイアス電流とを外部調整情報によって設定可能なトリミング回路とを含む請求項5に記載の半導体集積回路。   The driving / sense circuit includes: a first bias element that sets the plurality of pull-up output currents of the plurality of pull-up driving transistors of the plurality of driving circuits; and the plurality of pull-downs of the plurality of pull-down driving transistors. 6. A second bias element for setting an output current, and a trimming circuit capable of setting a first bias current of the first bias element and a second bias current of the second bias element by external adjustment information. The semiconductor integrated circuit as described. ユーザーの個人情報と暗号処理のための暗号鍵とを処理する中央処理ユニットと、前記個人情報もしくは前記暗号処理のための前記暗号鍵を格納する内部メモリと、外部デバイスとデータ転送を行う入出力ユニットと、前記中央処理ユニットと前記内部メモリと前記入出力ユニットとに動作電圧を供給する電源供給回路とをチップ内部に具備しており、
前記複数の受光素子は、前記中央処理ユニット、前記内部メモリ、前記入出力ユニット、前記電源供給回路からなる内部回路に分散して配置されている請求項5または請求項6に記載の半導体集積回路。
Central processing unit for processing user personal information and encryption key for encryption processing, internal memory for storing the personal information or the encryption key for encryption processing, and input / output for data transfer with external devices A chip, and a power supply circuit for supplying an operating voltage to the unit, the central processing unit, the internal memory, and the input / output unit;
7. The semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein the plurality of light receiving elements are distributed in an internal circuit including the central processing unit, the internal memory, the input / output unit, and the power supply circuit. .
前記内部メモリの不揮発性メモリにはセキュリティー処理プログラムが格納されている請求項7に記載の半導体集積回路。   The semiconductor integrated circuit according to claim 7, wherein a security processing program is stored in the nonvolatile memory of the internal memory. 前記セキュリティー処理プログラムはユーザーの本人確認のための認証アプリケーションである請求項8に記載の半導体集積回路。   The semiconductor integrated circuit according to claim 8, wherein the security processing program is an authentication application for user identification. 前記複数のプルアップ駆動信号線と前記複数のプルダウン駆動信号線とは前記内部回路の少なくとも一部の回路の上に形成されている請求項5から請求項9のいずれかに記載の半導体集積回路。   The semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein the plurality of pull-up drive signal lines and the plurality of pull-down drive signal lines are formed on at least a part of the internal circuit. . 前記複数の受光素子は、前記内部回路のうちアタックに対して脆弱な部分の近傍に分散して配置されている請求項5から請求項10のいずれかに記載の半導体集積回路。   11. The semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein the plurality of light receiving elements are distributed in the vicinity of a portion vulnerable to attack in the internal circuit. カード基板と、前記カード基板の主表面に形成された外部インターフェースと、前記カード基板の内部に埋設され前記外部インターフェースと電気的に接続された請求項5から請求項12のいずれかに記載の前記半導体集積回路のチップとを具備するICカード。   The card board, an external interface formed on a main surface of the card board, and embedded in the card board and electrically connected to the external interface. An IC card comprising a semiconductor integrated circuit chip.
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