JP2015523706A - 偽造電子装置を物理的に検出するシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、2011年3月2日に出願された米国仮特許出願第61/464,262号及び2011年7月29日に出願された米国仮特許出願第61/574,250号に関連し、その優先権を主張するものであり、それら仮特許出願は参考として本明細書で援用される。本出願は、更に、「INTEGRATED CIRCUIT WITH ELECTROMAGNETIC ENERGY ANOMALY DETECTION AND PROCESSING(電磁エネルギー異常検出及び処理を行う集積回路)」と題する同時係属中の米国出願第13/410,909号に密接に関連している。本出願は、本発明の譲受人に譲渡されており、当該同時係属中の出願の開示内容は参考として本明細書で援用される。
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
該当なし
シーケンスリスト、表、又はコンピュータプラグラムリストコンパクトディスク付属物の参照
該当なし
発明分野
本発明は、概して、偽造電子デバイスから発せられる意図的又は非意図的な放射物を用いてその偽造電子デバイスを検出するシステム及び方法に関する。
米商務省産業安全保障局による最近の2010年度の研究によると、報告された偽造事件の数は、2005年の3,868件から、2008年の9,356件へと増加した。この調査の回答者は、最も一般的な2種類の偽造コンポーネントは、あからさまな模造品と、選別されなかった機能製品であると述べている。この調査の回答者は、電子部品のサプライチェーンのあらゆる構成員を代表する387名であった。当該サプライチェーンのあらゆる構成員が偽造製品の例を報告した。世界半導体市場統計は、半導体に関する国際的なTAMが2000億ドルを超えると予測しており、前記387名の回答者は、全市場のほんの一部に関しての定量的な結果を提供している。電子装置の発達に伴い、偽造者も巧妙になっている。現在、偽造品の多くは、可視検出による検出は不可能であり、最もよくできた偽造品は綿密な電気テストをも通過してしまうが、偽造品が有さない本物の部品が有する他の特定の要件は満たさない可能性がある。完全に機能する製品に組み込まれた場合、偽造品は、誤作動することが多く、環境条件が原因で機能不全になり、経年劣化が早まり、場合によっては、電気的整合性が高くとも全く機能しない。
本発明は、偽造の電気及び電子ベースのコンポーネント、基板、デバイス、システムに対して電子装置を選別及び検査する装置と方法を提供する。本発明は、感知電磁エネルギー収集装置、収集されたエネルギーを既知の標準のエネルギーや検知されたオブジェクトの期待されたエミッションの所定の理解範囲と比較する手段及び収集されたエネルギーがこの標準のエネルギーと整合するか否かを自動的に決定するアルゴリズムを含む。
従って、本発明の主デバイスの1つは、RFスペクトルの電磁エネルギーを使用して偽造の電気及び電子デバイスを検出するシステムを提供する。
尚、本発明のより詳細な説明に進む前に、分かり易いように、理解し易いように、同一の機能を有する同一のコンポーネントは、図面に示す幾つかの図を通して同一の参照番号によって識別されている。
Claims (53)
- システムであって、
(a)予め選択された入力を電動デバイスに注入する手段と、
(b)前記電動デバイスの状態を決定する手段と、を備え、
前記状態が前記予め選択された入力に応答してRFエネルギーの放射物によって定義されるシステム。 - 前記電動デバイスは、ディスクリートコンポーネント、集積回路、回路基板、回路基板アセンブリ、サブシステム、システム、電子デバイス及び動作のために電気コンポーネントを使用する電気デバイスの内の少なくとも1つである請求項1に記載のシステム。
- 前記状態が本物デバイス又は偽造デバイスを定義する請求項1に記載のシステム。
- 前記電動デバイスは、半導体と集積回路の少なくとも一方であり、予め選択された入力注入手段は、ゼロ挿入力ソケットを含み、それによって、半導体と集積回路の前記少なくとも一方が前記ゼロ挿入力ソケット内に挿入される請求項1に記載のシステム。
- 前記予め選択された入力は、電力と発振器入力の少なくとも一方であり、前記ゼロ挿入力ソケットは、前記電力と前記発振器入力の前記少なくとも一方で予め構成される請求項4に記載のシステム。
- 予め選択された信号入力手段は、更に前記発振器入力を発生するための源を含む請求項5に記載のシステム。
- 前記源が小型の原子周波数標準発振器である請求項6に記載のシステム。
- 前記電動デバイスの前記状態を決定するための前記手段は、
(a)前記電動デバイスから放射されたRFエネルギーを収集するための第1の手段と、
(b)収集された前記RFエネルギーを一組の予め決定されたパラメータに照合するための第2の手段と、
(c)予め決定された組の前記パラメータに対する照合が十分であるか否かを決定する第3の手段を備える請求項1に記載のシステム。 - 前記第1の手段は、自動化製造ライン上の基板、および、入力、出力及び電力の接続の少なくとも1つを許容する装置に取り付けられた回路基板コンポーネントの少なくとも一方から前記RFエネルギーを収集する自動化機構を含む請求項8に記載のシステム。
- 前記第1の手段は、前記電動デバイスから前記RFエネルギーを収集するための自動化機構を含む請求項8に記載のシステム。
- 前記自動化機構は、ロボットアームを含む請求項10に記載のシステム。
- 前記自動化機構は、前記電動デバイスの上方の所定の距離に位置決めされたアンテナアレイを含み、前記電動デバイスと前記アンテナアレイとは互いに対して移動するように取り付けられる請求項10に記載のシステム。
- 前記アンテナアレイが統合低ノイズ増幅器を含む請求項12に記載のシステム。
- 前記アンテナアレイが電子的ステアリングアンテナアレイである請求項12に記載のシステム。
- 前記所定の距離は、約1マイクロメートル〜約1センチメートルであり、前記自動機構は、前記所定の距離を設定するのを支援する自動センサを含む請求項12に記載のシステム。
- 電動デバイスを検査する又は選別するシステムであって、前記システムは、
(a)予め選択された信号を前記電動デバイスに入力するための手段と、
(b)アンテナアレイと、
(c)前記アンテナアレイを前記電動デバイスの上方の所定の距離に位置決めする手段と、
(d)予め選択された入力に応答して前記電動デバイスによって放射されたRFエネルギーを収集するための手段と、
(e)前記放射されたRFエネルギーのシグネチャを本物の部品のRFエネルギーシグネチャと比較するための手段と、
(f)前記電動デバイスの本物状態か偽造状態かを決定するための手段と、を備えるシステム。 - 前記シグネチャを比較する前記手段は、調波分析、マッチドフィルタ、人口ニューラルネットワーク(ANN)、具体的には、バックプロパゲーション(BP)による多層パーセプトロン(MLP)フィードフォワードANN、ウェーブレット分解、自己相関、スペクトル的特徴測定又は統計、クラスタリング又は位相トレンド除去アルゴリズムのうち少なくとも1つを含む請求項16に記載のシステム。
- デジタル化RF放射物を処理してデバイスシグネチャを抽出するための前記手段は、ディスクリートフーリエ変換、高速フーリエ変換、ディスクリートコサイン変換、ラプラス変換、Z変換、スター変換、短時間フーリエ変換、ケプストラム、無限インパルス応答フィルタ、有限インパルス応答フィルタ、カスケードインテグレータコムフィルタ、楕円フィルタ、チェビシェフフィルタ、バターワースフィルタ、又はベッセルフィルタの少なくとも1つを含む請求項16に記載のシステム。
- 集積回路と前記集積回路を使用するデバイスの少なくとも一方の偽造品を検査又は選別するためのシステムであって、前記システムは、
(a)前記集積回路の信号入力とクロック入力の少なくとも一方を駆動するために構成された精度入力発生源と、
(b)精度信号発生源に応答して前記集積回路によって放射されるRFエネルギーを収集するための手段と、
(c)前記集積回路と前記集積回路を使用するデバイスの少なくとも一方の本物状態又は偽造状態の一方を決定するための手段と、を備えるシステム。 - 偽造の集積回路と前記集積回路を使用する偽造のデバイスの少なくとも一方を検出するための装置であって、前記装置は、
(a)前記集積回路と前記集積回路を使用するデバイスに電力供給された信号入力とクロック入力の少なくとも一方を駆動するために高精度入力を発生するよう構成される高精度入力源であって、高精度信号が前記集積回路と前記集積回路を使用するデバイスの前記少なくとも一方の入力要求に一致する前記信号の周波数を有することと、
(b)半導体に近接して位置決めされるRF収集手段であって、前記RF収集手段が、精度信号で駆動される前記集積回路と前記集積回路を使用するデバイスの前記少なくとも一方によって放射された放射物を受容するように構成されることと、
(c)前記RF収集手段に結合されるプロセッサであって、前記プロセッサが前記放射された放射物のシグネチャを処理し、前記放射された放射物のシグネチャを前記半導体に対して予め決定された少なくとも1つの放射物のシグネチャに対して比較して、前記比較の結果照合が本物の集積回路と前記集積回路を使用する本物のデバイスの少なくとも一方を定義することと、を備える装置。 - 前記装置がアンテナアレイを含み、RF収集手段が前記アンテナアレイに結合される請求項19に記載の装置。
- RF収集手段が本物の集積回路と前記集積回路を使用する本物のデバイスの少なくとも一方に近接して取付けられる請求項19に記載の装置。
- RF収集手段が−152dBmよりも良好な感度を有する請求項19に記載の装置。
- 偽造と本物の半導体ベースのデバイスを識別するための方法であって、前記方法は、
(a)高精度入力源で高精度入力を発生する工程と、
(b)半導体への前記入力をクロック入力と信号入力の少なくとも一方に注入する工程と、
(c)RF収集手段で、ステップ(b)で注入された前記信号に応答して前記半導体ベースのデバイスによって出された放射物を収集する工程と、
(d)ステップ(c)で収集されたRF放射物の特性を本物の半導体ベースのデバイスのベースラインRF特性に対して比較する工程と、
(e)前記比較に基づいて、前記偽造のデバイスか本物の半導体ベースのデバイスかを決定する工程と、を有する方法。 - 更に、前記半導体ベースのデバイスへ注入された前記高精度入力に関する異なる周波数設定でステップ(a)からステップ(c)を繰り返す工程と、偽造品検査を向上するために少なくとも2つの測定された応答のRFデータ収集を比較する工程と、を含む請求項24に記載の方法。
- 更に、前記半導体ベースのデバイスへ注入された前記入力に関する異なる周波数振幅設定でステップ(a)からステップ(c)を繰り返す工程と、偽造品検査を向上するために少なくとも2つの測定された応答のRFデータ収集を比較する工程と、を含む請求項24に記載の方法。
- 更に、前記半導体ベースのデバイスへ注入された2つ以上の入力間の異なる位相でステップ(a)からステップ(c)を繰り返す工程と、偽造品検査を向上するために少なくとも2つの測定された応答のRFデータ収集を比較する工程と、を含む請求項24に記載の方法。
- 更に、前記半導体ベースのデバイスへ注入された少なくとも2つの入力に関する異なる周波数設定でステップ(a)からステップ(c)を繰り返し、個々に注入された各入力に対するRF収集データを期待されたシグネチャ及び全ての入力への注入に対して同時に比較する工程を含む請求項24に記載の方法。
- 前記本物の半導体ベースのデバイスを決定する前記ステップは、放射物コンポーネントの周波数検出、放射物の位相、内部回路によって発生される混変調と相互変調コンポーネント、個別の放射物の形状、個別の放射物の品質ファクタ又は放射物のタイミング特性の少なくとも1つを分析する工程を含む請求項24に記載の方法。
- 前記ステップ(d)が少なくとも1つの自動化アルゴリズムを使用する工程を含む請求項24に記載の方法。
- 更に、前記本物の半導体ベースのデバイスを表す前記ベースラインRF特性を確立する工程を含む請求項24に記載の方法。
- 前記ベースラインRF特性を確立する前記ステップは、スペクトル放射物の大きなスケール比較を行う工程と、前記大きなスケール比較を単一のスカラー値に減少する工程と、を含む請求項31に記載の方法。
- 前記ベースラインRF特性を確立する前記ステップは、局所スペクトル電力密度統計を得る工程を含む請求項31に記載の方法。
- 局所スペクトル電力密度統計を得る前記ステップは、複数の半導体ベースのデバイスをサンプリングし、サンプリングされた半導体ベースのデバイス間で共通する放射物の各々に関して測定された局所化された統計的特徴に基づいて前記複数の半導体ベースのデバイスを識別する工程を含む請求項33に記載の方法。
- 前記統計的特徴は、放射物周波数位置、放射物ピークマグニチュード、放射物位相ノイズ、放射物対称、歪度及び放射物局所ノイズフロアの少なくとも1つを含む請求項34に記載の方法。
- 前記RF放射物の前記特性を比較する前記ステップは、ディスクリートウェーブレット変換係数統計を得る工程を含む請求項24に記載の方法。
- 前記RF放射物の前記特性を比較する前記ステップは、相対位相測定を得る工程を含む請求項24に記載の方法。
- 前記RF放射物の前記特性を比較する前記ステップは、クラスタリング分析を実行する工程を含む請求項24に記載の方法。
- 前記クラスタリング分析を実行する前記ステップは、階層的凝集クラスタリング(HAC)アルゴリズムを使用する工程を含む請求項38に記載の方法。
- 前記クラスタリング分析を実行する前記ステップは、クラスタリングアルゴリズムと階層的凝集クラスタリング(HAC)アルゴリズムの少なくとも一方を使用する工程を含む請求項38に記載の方法。
- 前記RF放射物の前記特性同士を比較する前記ステップは、ディスクリートウェーブレット変換係数統計を得る工程を含む請求項24に記載の方法。
- 前記RF放射物の前記特性同士を比較する前記ステップは、相対位相測定を得ること、および、位相測定を予期された位相測定に対して比較することの少なくとも一方の工程を含む請求項24に記載の方法。
- 更に、前記半導体ベースのデバイスに注入された前記高精度入力に関して同一の設定でステップ(a)から(c)を繰り返す工程と、偽造品検査を向上するために、少なくとも2つの測定された応答のRFデータ収集を平均化又は他の数学的変換によって組み合わせる工程と、を含む請求項24に記載の方法。
- 更に、前記半導体ベースのデバイスに注入された前記高精度入力に関して同一の設定でステップ(a)から(c)を繰り返す工程と、少なくとも10kHzの帯域にわたってRFエネルギーを統合する工程と、を含む請求項24に記載の方法。
- 更に、前記半導体ベースのデバイスに注入された前記高精度入力に関して同一の設定でステップ(a)から(c)を繰り返す工程と、広帯域RF放射物を使用して更なる検査と比較を狭帯域RF放射物応答で観察されたRF放射物のシグネチャに通報する工程と、を含む請求項24に記載の方法。
- 更に、前記半導体ベースのデバイスに注入された前記高精度入力に関して同一の設定でステップ(a)から(c)を繰り返す工程と、狭帯域RF放射物を使用して更なる検査と比較を広帯域RF放射物応答で観察されたRF放射物シグネチャに通報する工程と、を含む請求項24に記載の方法。
集積回路と前記集積回路を使用するデバイスの少なくとも一方をそれらの偽造状態又は本物状態に対して検査する及び選別する少なくとも一方の方法であって、前記方法は、
(a)少なくとも1つのRFエネルギー収集手段を提供する工程と、
(b)前記集積回路に近接して前記RFエネルギー収集手段を位置決めする工程と、
(c)精度信号源を提供する工程と、
(d)前記精度信号源で、前記集積回路へ第1の周波数の信号を注入する工程と、
(e)前記RFエネルギー収集手段で、ステップ(d)で注入された前記第1の周波数の前記信号に応答して前記集積回路によって放射された第1の放射物を収集する工程と、
(f)前記精度信号源で、前記集積回路へ第2の周波数の信号を注入する工程と、
(g)前記RFエネルギー収集手段で、ステップ(f)で発生された前記第2の周波数の前記信号に応答して前記集積回路によって放射された第2の放射物を収集する工程と、
(h)前記第1と第2の放射物の代表的シグネチャを発生する工程と、
(i)第1の放射物シグネチャと前記集積回路に対する所定の放射物シグネチャの少なくとも1つとの偏差を決定する工程と、
(j)第2の放射物シグネチャと前記集積回路に対する所定の放射物シグネチャの少なくとも1つとの偏差を決定する工程と、
(k)前記第1の放射物シグネチャと前記第2の放射物シグネチャの内の少なくとも一方の前記偏差に基づいて、前記集積回路の前記偽造と本物の状態の少なくとも一方を検出する工程と、を備える方法。 - 偽造品に対して半導体デバイスを検査する又は選別する少なくとも一方の装置であって、精度信号源と、アンテナ、受信機及びプロセッサを含むRF収集装置とを備え、前記装置は、前記精度信号源によって発生され且つ前記半導体デバイスに注入された信号に反応して電力供給状態にある半導体を特徴付けるように構成される装置。
- 印刷回路基板アセンブリに設置された少なくとも1つの偽造半導体ベースのデバイスの検出、検査及び選別の少なくとも1つを行う装置であって、前記装置は、
(a)ロボットアームと、
(b)印刷回路基板の異なる位置にわたる前記ロボットアームの精度操作のための機構と、
(c)前記印刷回路基板アセンブリへの注入のために高精度入力を発生する高精度信号源と、
(d)中に統合された低ノイズ増幅器を含むアンテナアレイと、
(e)前記アンテナアレイに結合されたRF収集手段であって、前記RF収集手段は、少なくとも1つの前記精度入力を有する前記少なくとも1つの電力が供給された半導体ベースのデバイスによって放射された放射物を受容するのに十分な感度を提供することと、
(f)前記RF収集手段に結合され、少なくとも1つの印刷回路基板上の少なくとも1つの半導体ベースのデバイスの検査又は選別の少なくとも一方を行うように構成された演算手段と、を備える装置。 - 更に、前記半導体ベースのデバイスの放射物シグネチャを更に向上するために、自由場RFエネルギーによる検出、検査又は選別の少なくとも1つである前記半導体ベースのデバイスを照明するように構成されたアクティブ照明源を含む請求項48に記載の装置。
- 前記アンテナアレイ、前記RF収集手段及び前記演算手段は、半導体ダイ基板に取り付けられ、且つ前記ロボットアームの先端に取り付けられる請求項48に記載の装置。
- 前記高精度入力は、偽造品対本物デバイスに対して独自のシグネチャへ変換する混変調と相互変調応答の展開を支援するために構成されたマルチトーン入力注入である請求項48に記載の装置。
- 電気又は電子デバイスの偽造品に対して検査又は選別するためのシステムであって、前記システムは、
(a)1つ及び1つのみ発振信号を前記電気又は電子デバイスへ入力するために構成された精度信号発生源と、
(b)前記発振信号に応答して集積回路によって放射されるRFエネルギーを収集するための手段と、
(c)前記電気又は前記電子デバイスの本物又は偽造の状態の一方を決定するための手段と、を備えるシステム。 - 集積回路内に取り付けられるアンテナと低ノイズ増幅器を含む偽造品の電子的ステアリング検出のための装置。
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