JP2018523290A - 物理的及び/又は電気的変化に対する集積回路チップ保護 - Google Patents

物理的及び/又は電気的変化に対する集積回路チップ保護 Download PDF

Info

Publication number
JP2018523290A
JP2018523290A JP2017558531A JP2017558531A JP2018523290A JP 2018523290 A JP2018523290 A JP 2018523290A JP 2017558531 A JP2017558531 A JP 2017558531A JP 2017558531 A JP2017558531 A JP 2017558531A JP 2018523290 A JP2018523290 A JP 2018523290A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
conductive track
chip
track
detection circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017558531A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6905473B2 (ja
Inventor
オブリ,パスカル
ジュリアン,ステファン
Original Assignee
ナグラビジョン エス アー
ナグラビジョン エス アー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ナグラビジョン エス アー, ナグラビジョン エス アー filed Critical ナグラビジョン エス アー
Publication of JP2018523290A publication Critical patent/JP2018523290A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6905473B2 publication Critical patent/JP6905473B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/045Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere
    • H02H9/046Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere responsive to excess voltage appearing at terminals of integrated circuits
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/073Special arrangements for circuits, e.g. for protecting identification code in memory
    • G06K19/07309Means for preventing undesired reading or writing from or onto record carriers
    • G06K19/07318Means for preventing undesired reading or writing from or onto record carriers by hindering electromagnetic reading or writing
    • G06K19/07327Passive means, e.g. Faraday cages
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/073Special arrangements for circuits, e.g. for protecting identification code in memory
    • G06K19/07309Means for preventing undesired reading or writing from or onto record carriers
    • G06K19/07372Means for preventing undesired reading or writing from or onto record carriers by detecting tampering with the circuit
    • G06K19/07381Means for preventing undesired reading or writing from or onto record carriers by detecting tampering with the circuit with deactivation or otherwise incapacitation of at least a part of the circuit upon detected tampering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3157Partial encapsulation or coating
    • H01L23/3171Partial encapsulation or coating the coating being directly applied to the semiconductor body, e.g. passivation layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/552Protection against radiation, e.g. light or electromagnetic waves
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/57Protection from inspection, reverse engineering or tampering
    • H01L23/576Protection from inspection, reverse engineering or tampering using active circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05FSTATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
    • H05F3/00Carrying-off electrostatic charges
    • H05F3/02Carrying-off electrostatic charges by means of earthing connections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

物理的及び/又は電気的変化から集積回路チップを保護する集積回路チップ及び方法を開示する。チップは、半導体部品と導電性トラックとを含む少なくとも1つの半導体層と、チップの表面のすべて又は一部に渡って延びる第1のタイプの導電性トラックと、少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックの変化を検出するように構成された少なくとも1つの検出回路に接続された少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックとによって形成された少なくとも1つの層とを備える。チップは、前記少なくとも1つの第1のタイプの導電性トラックは、前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラック内に混在され、前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックの前記材料及び前記レイアウトは、前記少なくとも1つの第1のタイプの導電性トラックの前記材料及び前記レイアウトから、観察装置によって、識別不可能であることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、スマートカード若しくはセキュリティモジュールに用いられるような半導体集積回路チップ、又はシステムオンチップに関する。特に、物理的及び/又は電気的変化から保護される集積回路チップ、及びあらゆるチップを保護する方法を開示する。
集積回路チップは、チップの内部機能の情報を得て、結果的にチップの動作に影響を及ぼすことを目的としたライブハードウェア解析(live hardware analysis)などの物理的攻撃にしばしばさらされる。このような攻撃の間に、電子回路をカバーするパッシベーション層を露わにするために、機械的ダメージからチップを保護するプラスチックハウジングは、その上部面上を開けられるかもしれない。パッシベーション層は、レーザ若しくは集束イオンビーム(FIB:Focused Ion Beam)技術を用いたエッチング方法によって、又は信号線に対するアクセスを可能にする化学的手段を用いることによって、選択的に取り除かれるかもしれない。ライブハードウェア解析技術が、解析の動作の間に集積回路チップ上で実行されるかもしれないが、その一方で、チップの動作の解析及び再構築をするリバースエンジニアリングなどの他の技術が、通常、チップの破壊をもたらす。
集積回路チップの解析は、通常、望ましくない。特に、電子ウォレット機能又はその他同種のものを含むスマートカード上のマイクロプロセッサなどのセキュア回路の場合には、ライブハードウェア解析は、できれば、防止されるべきである。実際には、このような解析をより困難にするために、様々な方法が既に存在する。概して、集積回路チップは、半導体部品とトラックの複数の積層によって形成される。各層は、主に電力供給のための、物理的シールドとしても機能することができる、金属面又は複数のトラックを含み得る。チップの上部面は、概して、冗長な配電のために及び/又は物理的なシールドを提供するために用いられるパッシベーション層によってカバーされる。攻撃者は、回路内に障害を投入するために、又は解析用の信号を取り込むために、これらの層の1つ以上に開口部を生成するかもしれない。
チップのすべて又は一部の物理的攻撃は、例えばカット、短絡、又は容量性負荷の変動を検出するためにアナログ完全性測定を実行するように構成された回路に接続された金属面又はトラックなどの所謂パッシブシールドによって防止され得る。パッシブシールドは、外部の回路においてトラックを逸脱させることによって、又は容量性負荷測定の場合には効果がない事前設定された許容閾値のために、無効化されるかもしれない。
従って、アクティブシールドが好ましいかもしれない。それは、チップの上部上に配置された複数のトラックから構成されてもよく、ここで、ランダムなビット系列が投入されて、トラックの一方の端部から他方の端部までの一致性がチェックされる。このアクティブシールドは、トラックの機能が知られている場合、且つ当該トラックによって搬送された信号を変更せずにそれらの幾何学的配置が修正されているかもしれない場合に、集束イオンビーム(FIB)装置を用いた方法によって無効化されるかもしれない。
特許文献1は、電子装置の完全性をモニタリングするための保護回路を開示する。保護回路は、それぞれの導体ラインが電子デバイスに対して第1の基準電位を配電する第1の導体ラインセット間に交互配置された第1のグリッドチェックラインと、それぞれの導体ラインが電子デバイスに対して第2の基準電位を配電する第2の導体ラインセット間に交互配置された第2のグリッドチェックラインと、第1の及び第2のグリッドチェックラインに連結されたグリッドチェック回路とを含む。第1及び第2のグリッドチェックラインは、電子デバイスの完全性のモニタリングために、第1及び第2の基準電圧をグリッドチェック回路にそれぞれ提供するように構成される。好ましい実施形態によれば、集積回路の金属の上部2層が利用される。最も高性能のサブミクロンプロセスは、金属の7〜8層を利用し、上部2層は、典型的には、配電、クロック分配、及びアセンブリのために用いられる。各層において平行に延びるグリッドチェックラインは、金属の上部2層内において、電力グリッドに混在される。グリッドチェックラインは、好ましくは、金属オーバーレイ層によってシールドされて、ダイの周りの様々な場所に位置するグリッドチェック回路によって刺激されて感知されるように構成される。グリッドチェック回路は、グリッドチェックラインを感知するだけでなく、刺激するようにも構成される。これは、能動的な送受信能力によって、ダイの周りの複数の位置から、グリッドが検証されることを可能にする。
米国特許出願公開第2008/313746号明細書
1つの実施形態によれば、物理的及び/又は電気的変化などの変化からチップを保護することための請求項1に係るチップが、請求項9に係る方法とともに、提供される。
チップは、半導体部品と導電性トラックとを含む少なくとも1つの半導体層を備える。チップは、チップの表面のすべて又は一部に渡って延びる第1のタイプの導電性トラックと、少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックの変化を検出するように構成された少なくとも1つの検出回路に関連づけられた少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックとによって形成された少なくとも1つの層を更に備える。高導電性を示す金属又は合金を含む材料から作られる少なくとも1つの第1のタイプの導電性トラック及び少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックは、少なくとも1つの層上に事前に定義されるレイアウトに従って配置されてもよい。少なくとも1つの第1のタイプの導電性トラックは、少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラック内に混在され、少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックの材料及びレイアウトは、少なくとも1つの第1のタイプの導電性トラックの材料及びレイアウトから、観察装置によって、識別不可能である。
観察装置は、トラックの材料及びレイアウトを視覚的に観察するように構成された電子顕微鏡か、又はチップ上のトラックによって形成された材料、配置、若しくはパターンの性質、構造、及び/又は組成を判定することができる他の分析器を含んでもよい。
変化からチップを保護する方法は、事前に定義される材料で少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックを形成し、かつ事前に定義されるレイアウトに従って少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックを配置し、第1のタイプの導電性トラック内に少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックを混在させ、少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックの変化を検出するように構成された少なくとも1つの検出回路に対して少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックを接続することとを含む。少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックの材料及びレイアウトは、少なくとも1つの第1のタイプの導電性トラックの材料及びレイアウトから、観察装置によって、識別不可能なように選択される。
好ましい実施形態において、少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックは、集積回路チップの上部層をカバーする第1のタイプの導電性トラックの中に混在されるように配置される。この第1のタイプの導電性トラックは、チップの動作によって生成される電磁波だけでなく外部の電磁気擾乱に対してもチップをシールドする役割をする、パッシブシールド層とも呼ばれる、パッシブシールドを形成する。シールド効果に加えて、複数の導電性トラックを備えるパッシブシールドは、集積回路チップの様々な部分への配電又は接地の機能を有していてもよい。パッシブシールドの第1のタイプの導電性トラックは、通常は「電力グリッド」と称されるグリッド構成内に設けられてもよい。
本発明のチップは、電力グリッドを形成する第1のタイプの導電性トラック内に混在された少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックを備える。
電力グリッドのトラックの材料と同様の材料、及び電力グリッドのトラックのレイアウトと同様のレイアウトのおかげで、第2のタイプの導電性トラックは、電力グリッドを形成する第1のタイプの導電性トラックから目視観測によって区別することができない。
概して、チップは、電力グリッドのトラックに組み合わされたアクティブシールドを付加的に形成してもよい、第2のタイプの1つ以上の導電性トラックを備える。
材料に関して、用語「識別不可能である(indiscernible)」は、少なくとも視覚的な視点から判別不能である、即ち、光学顕微鏡又は電子顕微鏡を通して行なわれる観察が、第1及び第2のタイプの導電性トラックの材料間のいかなる差異も見出すことを可能にしない、ということを意味する。1つの実施形態によれば、第1のタイプの導電性トラックを製造するために用いられる材料は、第2のタイプの導電性トラックを製造するために用いられる材料に対応するか又は同等である。
レイアウトに関して、用語「識別不可能である(indiscernible)」は、第2のタイプの導電性トラックのレイアウトが第1のタイプの導電性トラックのレイアウトと同程度である、即ち、光学顕微鏡又は電子顕微鏡を通して行なわれる観察が、トラックによって形成されたそれらのレイアウト又はパターンによって第1のタイプの導電性トラック及び第2のタイプの導電性トラックを区別することを可能にしない、ということを意味する。言いかえれば、第2のタイプの導電性トラックのレイアウトは、第1のタイプの導電性トラックのレイアウトの模倣であってもよい。第2のタイプのトラックによって形成されたパターンは、第1のタイプのトラックによって形成されたパターンの複製であってもよく、更に第2のタイプのトラック及び第1のタイプのトラックは、チップ内部の様々な部品又は他のトラックに対してリンクされる。
レイアウトは、チップの内部又は上部層上の、所定の寸法を有する、幾何学的に実質的に平面的なトラックの配置として理解されるべきである。例えば、所定の幅を所有しているトラックは、連続的な狭(strait)線及び/又は曲線、又は狭(strait)線及び/又は曲線部分の組み合わせによって形成されたセグメント化されたライン(segmented lines)を形成するように配置されてもよい。
アクティブシールドを形成する第2のタイプのトラックは、アクティブシールドを形成する1つ以上のトラックをカットするという物理的変化及び/又は電気的変化の場合に対応策を可能にするように構成された検出回路に関連づけられる。アクティブシールドトラックは、可変の電気的信号を搬送してもよく、その一方で、パッシブシールドトラックは、例えばCMOSテクノロジにおけるVdd=5ボルトの電源又は接地Vss=0ボルトなどの定電位であってもよい。
本発明の実施形態によれば、アクティブシールドトラックは、正又は負の定電位であってもよいし、又は同様に重畳可変信号を搬送してもよい。
本発明は、後に続く詳細な説明及び、本発明の実施形態の非限定的な例として示される以下の添付の図面のおかげで、一層よく理解されることになる。
チップの上部面を完全にカバーする導電性トラックの2つの重畳層の平面図を示す図であり、各層は、電力グリッドのトラック内部に混在されたアクティブシールドのトラックを備える。 本発明による保護備える集積回路チップの断面図を示す図である。
セキュリテクリティカル集積回路チップにおいて、いくつかのセキュリティ対策は、動作の間の回路ハードウェアの解析を含むリバースエンジニアリング技術又は物理的変化及び/若しくは電気的変化に対するクリティカル情報の安全性を提供するために実装される。無許可の方法において情報の取得を目的としたこれらの変化のいくつかは、それらが集積回路チップの内部層に対する物理的なアクセスを要するので、ライブの物理的攻撃として知られている。これらの攻撃技術は集積回路チップの導電性トラックに対して接続することによってクリティカル情報を調査することと、これら外部接続から電気的信号を引き出すことによって集積回路チップに障害を発生させる(faulting)ことと集束イオンビーム(FIB)を用いることによって又は故障攻撃(レーザ攻撃)を用いることによって内部の導電性トラックの接続を永続的に変更することとを含む。
好ましい構成によれば、複数の金属トラックを備えるシールドは、上部金属層を形成することによって集積回路チップの全面をカバーしてもよい。これらの金属トラックのすべて又は一部には、少なくとも1つの検出回路の少なくとも1つの送信器によって生成され、少なくとも1つの集積回路のあるポイントに配置された関連する受信器により観察された、事前定義又はランダムなアナログテスト信号又はデジタルテスト信号が供給されてもよい。受信器にも、金属トラック上のテスト信号と同様の基準テスト信号が内部に提供される。受信器は、テスト信号を基準テスト信号と比較することによって、上部層の金属トラックの完全性を検証し、比較の結果が送信器によって生成された基準テスト信号とテスト信号との間の差異を示す場合、対応策を可能にする。
どのような物理的攻撃及び/又は電気的攻撃も、それらを開放又は短絡にすることによって、これら金属トラックの完全性を妨害するので、受信器は、トラックから正確なテスト信号パターンを受信せず、それにより、物理的攻撃及び/又は電気的攻撃を検出する。
どのような物理的攻撃及び/又は電気的攻撃も検出するために用いられるテスト信号の供給によってアクティブにされたシールドは、物理的な変更を尚受けやすい。アクティブシールドの上部層の金属トラックが固定された相互連結を有するので、トラック間のショートカット接続を行い、アクティブシールドトラックに関連づけられた検出回路によって検出されずに実際の攻撃を実行するために、集積回路チップの全体又はその一部をカバーする部分を取り除くことが可能である。
この課題を克服するために、効率的で且つ低コストの解決手段は、例えば電力グリッドのパッシブシールドトラックの中のアクティブシールドトラックのいわゆる難読化により実際には構成される。このようにして、アクティブシールドトラックは、特に、両方の種類のトラックが所定のパターンを形成する類似したレイアウトに従って配置される場合、又は互いに区別できないに少なくとも充分に類似したレイアウトに従って配置される場合、パッシブシールドトラックを区別することができない。
アクティブシールドトラック、即ち第2のタイプの導電性トラックは、パッシブシールドトラック、即ち第1のタイプの導電性トラックの材料と同等の材料から作られてもよい。例えば、双方のタイプのトラックは、例えば、高導電性を示す、金、銀、銅、アルミニウム、若しくは他の任意の金属又は合金などの材料から作られてもよい。アクティブシールドトラックの材料は、従って、パッシブシールドトラックの材料から、観察装置によって、視覚的に区別できないか又は識別不可能である。
実施形態によれば、第1のタイプのトラック及び第2のタイプのトラックは、同一に見えてもよいが、但し、それらは、それぞれ、互いに視覚的に区別できない状態で、金、銀、銅、アルミニウムなどの様々な合金によって構成されてもよい。
特許文献1によって開示された保護回路は、グリッドチェックライン(アクティブシールドトラック)及び未チェックの電力グリッドライン(パッシブシールドトラック)の材料及びレイアウト類似性に関する特徴を含まない。この場合、チェック済み及び未チェックのライン(アクティブトラック及びパッシブシールドトラック)を区別することができる場合、チェック済みのラインに関連づけられた検出回路によって検出されずに物理的攻撃を実行するためのチェック済みのライン間のショートカット接続をすることを可能にすることができる。
図1によって概略的に表現される電力グリッドは、実質的に平面であるチップの全体の上部面をカバーしてもよいし、又は、実施形態によれば、電力グリッドは、強化された保護がセキュリティ目的のために必要な1以上の選択されたゾーンにのみ延びてもよい。電力グリッドを形成する導電性トラック、即ち金属トラックは、チップ内に集積された半導体部品の構造及びコンタクト配置に応じて上部面上に任意の方法で配置される。
図1の電力グリッドは、チップCHの全上部面に上に分散された平行のトラックの列を含む層M4から構成される。列は、電力グリッドトラック内部に混在される標準電力グリッドトラックM4PとアクティブシールドトラックM4Aとを備える。更に、電力グリッドは、各トラックが所定のトラック密度を有するグリッドを形成する下位層M4のトラックに対して垂直である、平行トラックの列を含む付加的な層M5によって、完成されてもよい。下位層M4にあるように、列は、標準電力グリッドトラックM5PとアクティブシールドトラックM5Aとを備える。
電力グリッドトラックM4P、M5Pから独立しているアクティブシールドトラックM4A、M5Aは、これらトラックの物理的完全性をモニタリングするように構成された1つ以上の検出回路に対して接続される。例えば、各アクティブシールドトラック又はそれらのグループは、特別の検出回路によってモニタリングされてもよいし、又は、アクティブシールドトラックは、すべて、同一の検出回路によってモニタリングされてもよい。
1つ以上のトラックがカットされる場合にチップに電力が供給され続けるように、様々なレベルに配置された電力グリッドは、冗長な方法でチップに電力を供給する。アクティブシールドトラックに対してのみ接続された検出回路は、チップ上の物理的攻撃及び/又は電気的攻撃にて生じるこれらアクティブシールドトラックのカットだけでなく、電気的信号、電位、又は電流の変動を測定し、チップの機能性のすべて又は一部をリセット又は停止させるなどの対応策を可能にしてもよい。
アクティブシールドトラックをカットする可能性がグリッドの密度とともに増加するので、即ち、各方向におけるミリメートル当たりのトラック数、及びパッシブシールドトラック内部に配置されたアクティブシールドトラックの数とともに増加するので、トラックのグリッド配置は有利性を示す。
好ましい実施形態によれば、電力グリッドトラックに対する難読化を向上するために、アクティブシールドトラックには、類似した電位が供給される、即ち、電力グリッドトラックの1つと実質的に等しい電位が供給される。
電圧コントラストを観察する走査型電子顕微鏡法又はFIB集束イオンビームなどのツールを用いることにより調査又はイメージングすることによる電気測定は、従って、電力グリッドトラック上の同一の測定よりも類似した結果をもたらすことになる。このような状況では、攻撃者は、従来の電力グリッドトラックからアクティブシールドトラックを認識することができず、その結果、検出されずに層M4、M5を迂回することが非常に困難になる。
例えば、図2の断面図によって表現される構成において、チップは、半導体部品CPを支持する基板Sと、例えば酸化シリコン窒化物又は炭化物から作製された絶縁層によってそれぞれ分離された5つの連続層M1、M2、M3、M4、M5のスタックによってカバーされたコンタクトCTを含む表面とを備える。
各層M1、M2、M3、M4、M5は、チップ表面のすべて又は一部上に延びる導電性トラックTを含む。従って1つ以上の層M1、M2、M3、M4、M5内に分布された導電性トラックTは、互いに接続されてもよいし、及び/又は、ビアホールVによって層を横断することによってスタックの最下部に配置された検出回路などの部品又は回路のコンタクトCTに対して接続されてもよい。
各層M1、M2、M3、M4、M5は、異なる電位又は信号が供給される導電性トラックTを備えてもよいし、又は、あるケースにおいては、同一の電位又は信号が、集積回路チップ構成に応じて2つ以上の層のトラックに対して印加されてもよい。
これらの層M1、M2、M3、M4、M5内に備えられたいくつかのトラックTは、他の回路の近くのチップCH内に好ましくは集積された1つ以上の検出回路によってモニタリングされるアクティブシールドを構成してもよい。アクティブシールドは、従って、検出回路それ自身だけでなく、チップのすべて又はクリティカルな部品のみを保護し、それによって、これらの検出回路を不能にすることによってどのような直接的な不正変更も防止する。
攻撃者が検出回路を制圧する可能性がある場合、アクティブシールドは、その物理的な変化に備えて予見された対応策を可能にせずに、カットされるか又は取り除かれてもよい。この課題を解決するために、チップは、偽物の検出回路と本物の検出回路とを備える検出回路のセットを備える。付加的な偽物の回路又はセルは、本物の検出回路と同等又は殆ど同等のレイアウトを有し、本物の検出回路のローカライゼーションをわかりにくくするためにチップ上の様々な場所に配置されてもよい。好ましくは、偽物の検出回路は、本物の検出回路のレイアウトから観察装置によって識別不可能なレイアウトに従って配置されてもよい。偽物の検出回路は、本物の検出回路の模倣であってもよい。
アクティブシールドトラック及びそれらの関連する検出回路は、それがシールド及び/又は電力グリッドとして用いられる既存の金属層を用いるので、チップの製造の間に、低コストで効率的な方法でチップ内に実装されることができる。アクティブシールドトラックを、上部層内に挿入しなければならないだけでなく、チップの様々な中間の半導体層内にも挿入してもよい。

Claims (15)

  1. 半導体部品と導電性トラックとを含む少なくとも1つの半導体層を備えるチップであって、前記チップは、前記チップの表面のすべて又は一部に渡って延びる第1のタイプの導電性トラックと、少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックの変化を検出するように構成された少なくとも1つの検出回路に関連づけられた前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックとによって形成された少なくとも1つの層を備え、高導電性を示す金属又は合金を含む材料から作られる前記少なくとも1つの第1のタイプの導電性トラック及び前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックは、前記少なくとも1つの層上に事前に定義されるレイアウトに従って配置され、前記少なくとも1つの第1のタイプの導電性トラックは、前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラック内に混在され、前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックの前記材料及び前記レイアウトは、前記少なくとも1つの第1のタイプの導電性トラックの前記材料及び前記レイアウトから、観察装置によって、識別不可能であることを特徴とするチップ。
  2. 前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックは、前記第1のタイプの導電性トラックの前記材料と同等の材料から作られることを特徴とする請求項1に記載のチップ。
  3. 前記少なくとも1つの検出回路は、前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックの物理的変化又は電気的変化を備える変化の検出における対応策を可能にするように構成され、前記対応策は、前記チップの機能性のすべて又は一部をリセット又は不能にすることを備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のチップ。
  4. 前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックは、前記チップの上部面をカバーする実質的に平面の電力グリッドを形成する前記第1のタイプの導電性トラック内に混在され、各第1のタイプの導電性トラックには所定の電位が供給されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のチップ。
  5. 前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックには、前記第1のタイプの導電性トラックの電位と実質的に等しい電位が供給されることを特徴とする請求項3に記載のチップ。
  6. 前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックは、前記チップの動作によって生成された外部の電磁気擾乱又は電磁波に対するシールドを付加的に形成する前記第1のタイプの導電性トラック内に混在されることを特徴とする請求項4又は5に記載のチップ。
  7. 前記少なくとも1つの検出回路は、前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックにおけるテスト信号を生成するように構成された少なくとも1つの送信器と、前記テスト信号を基準テスト信号と比較することによって前記第2のタイプの導電性トラックの完全性を検証し、前記比較の結果が前記送信器によって生成された前記基準テスト信号と前記テスト信号との間の差異を示す場合に対応策を可能にするように構成された前記送信器に関連づけられた少なくとも1つの受信器とを備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のチップ。
  8. 前記チップ上の様々な場所に配置された偽物の検出回路と本物の検出回路とを備える検出回路のセットを更に備え、前記偽物の検出回路は、前記本物の検出回路の前記レイアウトから観察装置によって識別不可能なレイアウトに従って配置される請求項1〜7のいずれか1項に記載のチップ。
  9. 変化からチップを保護する方法であって、前記チップは、半導体部品と導電性トラックとを含む少なくとも1つの半導体層を備え、前記チップは、前記チップの表面のすべて又は一部に渡って延びる第1のタイプの導電性トラックによって形成された少なくとも1つの層を備え、前記方法は、
    − 事前に定義される材料で少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックを形成し、かつ事前に定義されるレイアウトに従って前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックを配置し、
    − 前記第1のタイプの導電性トラック内に前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックを混在させ、
    − 前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックの変化を検出するように構成された少なくとも1つの検出回路に対して前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックを接続する
    ことを含み、
    前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックの前記材料及び前記レイアウトは、前記少なくとも1つの第1のタイプの導電性トラックの前記材料及び前記レイアウトから、観察装置によって、識別不可能であることを特徴とする方法。
  10. 前記少なくとも1つの検出回路は、前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックの物理的変化又は電気的変化を備える変化の検出における対応策を可能にし、前記対応策は、前記チップの機能性のすべて又は一部をリセット又は不能にすることを備えることを特徴とする請求項9に記載の方法。
  11. 前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックは、前記チップの上部面をカバーする実質的に平面の電力グリッドを形成する前記第1のタイプの導電性トラック内に混在され、各第1のタイプの導電性トラックには、所定の電位に実質的に等しい電位が供給されることを特徴とする請求項9又は10に記載の方法。
  12. 前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックには、前記第1のタイプの導電性トラックの電位と実質的に等しい電位が供給されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックは、前記集積回路チップの動作によって生成された外部の電磁気擾乱又は電磁波に対するシールドを付加的に形成する前記第1のタイプの導電性トラック内に混在されるような方法で配置されることを特徴とする請求項11又は12に記載の方法。
  14. 前記少なくとも1つの検出回路は、前記少なくとも1つの第2のタイプの導電性トラックにおけるテスト信号を生成する少なくとも1つの送信器と、前記テスト信号を基準テスト信号と比較することによって前記第2のタイプの導電性トラックの完全性を検証し、前記比較の結果が前記送信器によって生成された前記基準テスト信号と前記テスト信号との間の差異を示す場合に対応策を可能にする前記送信器に関連づけられた少なくとも1つの受信器とを備えることを特徴とする請求項9〜13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記チップは、前記チップ上の様々な場所に配置された偽物の検出回路と本物の検出回路とを備える検出回路のセットを更に備え、前記偽物の検出回路は、前記本物の検出回路の前記レイアウトから観察装置によって識別不可能なレイアウトに従って配置されることを特徴とする請求項9〜14のいずれか1項に記載の方法。
JP2017558531A 2015-05-13 2016-05-13 物理的及び/又は電気的変化に対する集積回路チップ保護 Active JP6905473B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15167588 2015-05-13
EP15167588.1 2015-05-13
PCT/EP2016/060910 WO2016180977A1 (en) 2015-05-13 2016-05-13 Integrated circuit chip protection against physical and/or electrical alterations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018523290A true JP2018523290A (ja) 2018-08-16
JP6905473B2 JP6905473B2 (ja) 2021-07-21

Family

ID=53181097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017558531A Active JP6905473B2 (ja) 2015-05-13 2016-05-13 物理的及び/又は電気的変化に対する集積回路チップ保護

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10135239B2 (ja)
EP (1) EP3295379B1 (ja)
JP (1) JP6905473B2 (ja)
KR (1) KR102646984B1 (ja)
CN (1) CN107787499B (ja)
ES (1) ES2952609T3 (ja)
WO (1) WO2016180977A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020137606A1 (ja) * 2018-12-26 2020-07-02 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体装置および電子機器
JP2022505555A (ja) * 2018-10-26 2022-01-14 ナグラビジョン エス アー ワイヤボンドボールグリッドアレイパッケージ化集積回路チップの保護

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3306517A1 (en) * 2016-10-04 2018-04-11 Nagravision S.A. An active shield for detecting an intrusion on an integrated circuit
US10573605B2 (en) * 2016-12-13 2020-02-25 University Of Florida Research Foundation, Incorporated Layout-driven method to assess vulnerability of ICs to microprobing attacks
JP6462923B1 (ja) 2018-02-27 2019-01-30 Necプラットフォームズ株式会社 情報保護装置及び電子機器
EP3690867A1 (en) * 2019-01-30 2020-08-05 Siemens Aktiengesellschaft Fingerprinting of semiconductor die arrangements
JPWO2021024083A1 (ja) * 2019-08-08 2021-02-11

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002529928A (ja) * 1998-11-05 2002-09-10 インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト Ic集積回路用保護回路
WO2003015169A1 (fr) * 2001-08-07 2003-02-20 Renesas Technology Corp. Dispositif semi-conducteur et carte ci
JP2007227498A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路装置、及びその製造方法
JP2010529692A (ja) * 2007-06-12 2010-08-26 アイティーティー マニュファクチャリング エンタープライジーズ, インコーポレイテッド 集積回路の保護および検出用グリッド
JP2011258693A (ja) * 2010-06-08 2011-12-22 Panasonic Corp 保護回路と半導体装置及び電子機器
JP2014135386A (ja) * 2013-01-10 2014-07-24 Renesas Electronics Corp 半導体装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5483421A (en) * 1992-03-09 1996-01-09 International Business Machines Corporation IC chip attachment
US6924552B2 (en) * 2002-10-21 2005-08-02 Hrl Laboratories, Llc Multilayered integrated circuit with extraneous conductive traces
US6948377B2 (en) * 2003-12-08 2005-09-27 Honeywell International, Inc. Method and apparatus for detecting the strain levels imposed on a circuit board
WO2007070879A1 (en) * 2005-12-17 2007-06-21 Gradient Design Automation, Inc. Simulation of ic temperature distributions using an adaptive 3d grid
CN101415294A (zh) * 2007-10-19 2009-04-22 晟茂(青岛)先进材料有限公司 一种碳合金基新型电子电路板及其制作工艺
US8247906B2 (en) * 2009-07-06 2012-08-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Supplying power to integrated circuits using a grid matrix formed of through-silicon vias
WO2012041889A1 (en) * 2010-09-29 2012-04-05 St-Ericsson Sa Power routing with integrated decoupling capacitance

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002529928A (ja) * 1998-11-05 2002-09-10 インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト Ic集積回路用保護回路
WO2003015169A1 (fr) * 2001-08-07 2003-02-20 Renesas Technology Corp. Dispositif semi-conducteur et carte ci
JP2007227498A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路装置、及びその製造方法
JP2010529692A (ja) * 2007-06-12 2010-08-26 アイティーティー マニュファクチャリング エンタープライジーズ, インコーポレイテッド 集積回路の保護および検出用グリッド
JP2011258693A (ja) * 2010-06-08 2011-12-22 Panasonic Corp 保護回路と半導体装置及び電子機器
JP2014135386A (ja) * 2013-01-10 2014-07-24 Renesas Electronics Corp 半導体装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022505555A (ja) * 2018-10-26 2022-01-14 ナグラビジョン エス アー ワイヤボンドボールグリッドアレイパッケージ化集積回路チップの保護
JP7407811B2 (ja) 2018-10-26 2024-01-04 ナグラビジョン エス アー ワイヤボンドボールグリッドアレイパッケージ化集積回路チップの保護
WO2020137606A1 (ja) * 2018-12-26 2020-07-02 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体装置および電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016180977A1 (en) 2016-11-17
EP3295379C0 (en) 2023-06-28
EP3295379A1 (en) 2018-03-21
KR102646984B1 (ko) 2024-03-12
CN107787499A (zh) 2018-03-09
CN107787499B (zh) 2020-11-03
ES2952609T3 (es) 2023-11-02
US20180102643A1 (en) 2018-04-12
US10135239B2 (en) 2018-11-20
JP6905473B2 (ja) 2021-07-21
KR20180018527A (ko) 2018-02-21
EP3295379B1 (en) 2023-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3295379B1 (en) Integrated circuit chip protection against physical and/or electrical alterations
Rahman et al. Physical inspection & attacks: New frontier in hardware security
RU2232420C2 (ru) Схема защиты для интегральной схемы
EP3549305B1 (en) Backside security shield
US7547973B2 (en) Tamper-resistant semiconductor device
US9003559B2 (en) Continuity check monitoring for microchip exploitation detection
Yasin et al. Transforming between logic locking and IC camouflaging
Wang et al. Probing assessment framework and evaluation of antiprobing solutions
JP6635276B2 (ja) 攻撃検知機能を備える電子装置、その設計方法及びその製造方法
US7701244B2 (en) False connection for defeating microchip exploitation
US10770410B2 (en) Circuit alteration detection in integrated circuits
EP2780938B1 (en) Active shield with electrically configurable interconnections
US8172140B2 (en) Doped implant monitoring for microchip tamper detection
US9892966B1 (en) Metal only post-mask ECO for integrated circuit
US9824984B2 (en) Individualised voltage supply of integrated circuits components as protective means against side channel attacks
Bergman et al. Battelle barricade: A nondestructive electronic component authentication and counterfeit detection technology
US10473709B2 (en) Integrated circuit chip stack
EP3166139B1 (en) Integrated circuit and method of making an integrated circuit
Covic et al. Contact-to-silicide probing attacks on integrated circuits and countermeasures
US10770411B2 (en) Device comprising a stack of electronic chips
US11894315B2 (en) Electronic system in package comprising protected side faces
Garb et al. Attacks and countermeasures for capacitive puf-based security enclosures

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190423

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200611

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200623

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200923

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20201120

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210420

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210510

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210601

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210625

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6905473

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250