JP6779270B2 - 電磁エネルギー異常検出部及び処理部を有する集積回路 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
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、それら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、「SYSTEM AND METHOD FOR PHYSICALLY DETECTING COUNTERFEIT ELECTRONICS（偽造電子機器を物理的に検出するシステム及び方法）」と題する同時係属中の米国出願第１３／４１０，７９７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、集積回路に関し、より具体的には、本発明は、電磁エネルギー異常検出部及び処理部を有する集積回路に関する。

発明の背景
異常な回路特性の検出は、品質管理および信頼できる演算の両方のドメインである。これは、ある用途で使用されるデバイスが意図されたデバイスであることを保証するための技術的トレンドである。加えて、異常回路特性の検出は、異なるモダリティを使用して達成され得、且つこれらのモダリティの幾つかは、これまでこの目的では述べられてこなかった。

微細化と集積は、その動作特性を維持しつつ、デバイスのサイズを小さくする技術において継続した傾向である。電子診断設備に適用されると、これによってその設備のより便利な使用、スペース制限環境におけるスペースのより効率的な使用、及び装置の改造が可能となる。

回路基板で使用されるコンポーネントは、偽造や改ざんに対して特に敏感である。偽造電子及び電気コンポーネントは、サプライチェーンに紛れ込む数が増加している。偽造は、ダイ、部品、デバイス、基板及び完全に組み立てられた製品レベルで生じる。偽造と回路改ざんの複雑さが増し、新たな検出と軽減対策のオプションがしばらく前から必要とされている。

本発明の概念と設計に先立って、偽造品を検査し且つ選別するために努力がなされている。しかしながら、偽造コンポーネントが再加工（修理）中に回路基板へ導入されたか否かを検出する解決策や、偽造品が製造プロセス中又はその後の段階で導入されたか否かにかかわらず、その偽造品の設置を検出できるオンボード機構を持たせる解決策は存在しない。

本発明に先立って、技術の全ては、表層的であり、又は極端に高価であり、いずれもが、監視の必要な回路と共にそのまま設置されない。表層的な技術の内、最も単純なものは可視検査であるが、偽造品が増々複雑になっているので、信頼性が低い。反対に、既存の信頼できる技術は、高価である、又は実際には破壊的である。

ダイレベルでの集積回路に対する改ざんに対する選択肢の一方法は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）である。抜け目のないリバースエンジニアは、ＦＩＢ（複数）を使用して集積演算又はデータ記憶アセット内に接続部を生成し、変更し又は除去し、その動作に影響を及ぼすことができる。これらの変更が悪意であるのか又は単にコスト節約のための製造者のアプローチの一部であるのかにかかわらず、部品に対する何らかの変更や変化を検出する能力は、最も重要である。

上述したように、ＦＩＢは集積回路を変更するための非常に効果的なツールである。これらのシステムは、表面にＧｅ⁺イオンを浴びせることによって誘電体、金属、及び基板を切断することができるので、電気接続部を切断し、追加の無許可の機能を生成し、ゲート及びトランジスタを生成するためにイオンを注入することができる。また、ＦＩＢをガス源と共に使用し、イオン励起化学気相蒸着に関するバリエーションを使用して金属や他の誘電体層を堆積することができる。これによって、有能なエンジニアは不揮発性演算ダイ（ＣＰＬＤ（コンプレックスプログラマブル論理デバイス）やＦＰＧＡに見られるもののような）を分解し、ビットパターンやハード配線回路要素を調節することができる。しかしながら、半導体ダイを変更するためにＦＩＢを使用したことを示す証拠が残る。

ＦＩＢは、それらが使用されるダイの結晶構造にそれらが取り消せないように影響を及ぼすので、本質的に破壊的であり、特にシリコンでのより深いミリング加工に使用される際、アモルファス構造になる。１）ＦＩＢは、基板内に埋め込まれたＧａ⁺ドーピング残留物を不可避的に残す。２）埋め込まれたデバイスやラインに対して、最初にデバイスをミリング加工し、次に変更し、それから誘電体を再充填しなければならない。これによって、伝搬、誘電率、及び内部信号のグループ遅延、並びに放射された放射物が変化する。

演算の観点から、これらの変更は、確かに追加の遅延を導入し得るが、問題のデバイスの重要なデジタル動作に必ずしも影響を及ぼさず、タイミング制約に影響を及ぼさないかもしれない。しかしながら、電磁放射物の観点から、これらの導入される欠陥は、トレース（及び結果としてのラジエーター）長、エンジニアード電磁気干渉（ＥＭＩ）保護、接地及び終端抵抗器、注意深く制御された接合長とトランスコンダクタンス、比誘電率、意図的に抑制された又は固有の低レベル電磁放射物の分離等に影響を及ぼす類のものである。実際に、固有のプロセス変動によって導入される影響でさえ、現代の技術ノード内であると言われるので、これらの影響を制御するためのモデリングと反復分析は、今でも設計プロセスの最も困難な要素である。例えば、製造中にライン幅変動から発生したキャパシタンスのゆるやかな増加（フェムトファラッドレベル）でさえ最新の回路における明白なレベルでクロストーク、グラウンドバウンス、及び遅延を増加することができる。スペクトルドメインにおいて、これは、放射物の強度、周波数、位相、調波性、及び帯域幅に大きく影響を及ぼし得る。時間と時間周波数ドメインにおいて、現象論はなお一層示差的であり得る。

このように、偽造、経時変化、コンポーネントを劣化するディスクリート事象、部品及び集積回路や他の複雑な半導体ベースのデバイス及びアセンブリに対する改ざんに起因する異常を検出可能なデバイスが必要である。

発明の概要
本発明は、意図されない放射物を利用して、微細化及び集積化態様において意図的に（例えば、本物の又は正真の部品を偽造部品で交換すること；本物のデバイスを改ざんして非許可の機能を導入すること；本物の機能面を代用の機能面で置き換えること）又は自然な又は意図的に導入されたプロセスによる部品の経時変化、環境的に又は特別な事象に起因して導入され得る部品劣化のような非意図的に引き起こされ得る異常な回路特性を検出する新規な用途を開示する。微細化と集積化がよりうまくいくと、以前は使用不能であった未使用スペースを利用することによってこの追加能力が新たなデバイスに込み込まれ、この一定の監視能力が既存のデバイスに追加され得る。また、微細化は、部品を経時変化、環境の影響及び逆極性、稲妻等のような事象からの損傷に対してより敏感にし、被保護デバイスと保護デバイスの両方が微細になるので、この技術をより重要にする。

本発明は、更に、アンテナ、半導体材料から製造されたダイ、前記ダイ上又は前記ダイ内に配置され且つ少なくとも受信機と処理手段を含むＲＦエネルギー収集及び処理手段、電力を前記ＲＦエネルギー収集及び処理手段へ供給するように構成された入力、及び前記ＲＦエネルギー収集及び処理手段による動作上通信のための出力を含む集積回路を提供する。この集積回路は、改ざん検出、改ざん防止監視、劣化監視、稼働状況監視、偽造物検出、ソフトウェア変更監視、ファームウェア変更監視及び他のＲＦエネルギー異常の監視の内の少なくとも１つを提供するように構成可能、動作可能である。

また、本発明は、対象の電子部品上又はその近くに設置されて近くの部品の放射物を監視し劣化、改ざん、再加工中の偽造、又は回路に対する他の異常な変更を追跡することができるスタンドアロン型集積回路を提供する。

発明の目的
従って、本発明の目的は、電磁エネルギー異常検出及び処理部を有する集積回路を提供することである。

本発明の他の目的は、偽造集積回路を本物の集積回路からそれらの意図されない放出物に基づいて区別することである。

本発明の他の目的は、異常を検出し、意図的に引き起こされる異常と回路の経時変化に起因する異常とを区別することである。

本発明の他の目的は、集積回路の改ざんを検出することである。

本発明の更なる目的は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）及び集積回路を変更するための他の技術によって引き起こされた改ざんを検出することである。

本発明の他の目的は、基板に導入された改ざんされた部品に起因する回路基板の改ざんを検出することである。

本発明の更に他の目的は、デバイス上で働くソフトウェアが変化した時にデバイス中の電磁シグネチャ変化を検出することである。

本発明の他の目的は、集積回路に設けられたソフトウェアが変化されたか否かを検出することである。

本発明の更なる目的は、デバイス上のサブアセンブリやコンポーネントを動作するソフトウェアが変化する際、デバイス内の電磁シグネチャ変化を検出することである。

本発明の更に他の目的は、集積回路内のファームウェア変化の検出である。

本発明の他の目的は、基板レベルでのソフトウェア変化の検出である。

本発明の他の目的は、埋め込まれたソフトウェアの変化の検出である。

本発明の他の目的は、この技術に対するセンサと演算の必要量を小さくし、それらが複数のレベルで保護されるデバイスと一体化され得るようにすることである。

本発明の他の目的は、統合異常防止システムで既存のシステムの改造を可能にすることである。

本発明の更に他の目的は、侵入検出のために被保護システムの連続的監視を可能とすることである。

本発明の更に他の目的は、アフターサービスで偽造デバイスがより大きなサブアセンブリに導入された時点で偽造デバイスを検出することである。

本発明の目的は、不許可の機能面の導入に対するデバイスの脆弱性を減少することである。

本発明の他の目的は、信頼された演算機能面の排除に対するデバイスの脆弱性を減少することである。

本発明の更に他の目的は、機能面を低下するソフトウェア侵入を検出することである。

本発明の他の目的は、機能面を既に利用可能な機能面に追加する又は既に利用可能な機能面を変更するソフトウェア侵入を検出することである。

本発明の更に他の目的は、ダイレベルで異常検出を統合することである。

本発明の更なる目的は、埋め込まれた保護対策の排除に対するデバイスの脆弱性を減少することである。

本発明の追加の目的は、大規模及び局所異常性検出の両方を提供することである。

本発明の更なる目的は、補足インジケータによって向上可能な異常検出と区別方法及び装置を提供することである。

本発明の更なる目的は、多数の集積回路における異常を同時に検出することである。

本発明の更なる目的は、多数の集積回路における改ざんを同時に検出することである。

本発明の他の目的は、被保護回路に対する異常を検出し報告することである。

本発明の更なる目的は、異常な集積回路を収納するサブシステムに対する異常を検出し報告することである。

本発明の更に他の目的は、偽造防止策の信頼性を向上することである。

本発明の更に他の目的は、改ざん防止対策の信頼性を向上することである。

本発明の他の目的は、基板上の近くの電子機器の異常を監視することである。

本発明の実施形態に従って構成された電磁エネルギー異常検出及び処理部を有する集積回路の概略ブロック図である。 本発明の他の実施形態に従って構成された電磁エネルギー異常検出及び処理部を有し、更に図１の集積回路を組み込む集積回路の概略ブロック図である。 本発明の他の実施形態に従って構成された電磁エネルギー異常検出及び処理部を有し、更に図１の集積回路を組み込む集積回路の他の概略ブロック図である。 図４ａ乃至図４ｂは、図２の集積回路のコンポーネントの空間的関係を示す。 図１又は図２の集積回路を使用する印刷回路基板アセンブリの概略ブロック図である。 図５の印刷回路基板アセンブリを組み込むデバイスの概略ブロック図である。 ロボットアーム又は棒と組合せた図１の集積回路の概略ブロック図である。

発明の様々な実施形態の簡単な説明
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と述べておく。

読者の便宜上、以下の記述は、「SYSTEM AND METHOD FOR PHYSICALLY DETECTING COUNTERFEIT ELECTRONICS（偽造電子機器を物理的に検出するシステム及び方法）」と題する同時係属中の米国出願第１３／４１０，７９７号から繰り返され、そこでは、電動デバイス２の偽造品と本物の状態とを差別化する、原則として参照番号１０で表すシステムが示されている。デバイス２は、限定はしないが、ディスクリートコンポーネント、集積回路（ＩＣ）、回路基板、電子コンポーネントが装着された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に電子コンポーネントを用いる電気デバイスのうち少なくとも１つを含む。これらデバイスは全て、電力を供給されると、意図的又は非意図的にエネルギーを放射する。

上記の記述は、電磁エネルギーの放射物、特に、本発明では赤外線放射物及び超低周波放射物も考慮しているが、当該技術分野においては３００ＧＨｚ未満の周波数として言及される高周波数（ＲＦ）スペクトルにある電磁エネルギーの放射物に注目する。

ここで記述される発明は、全ての電気コンポーネントは電力を供給されると電磁放射物を発する事実を利用する。電磁放射物は、この電磁放射を行っている放射構造体によって定義される。

電磁放射物は、限定されるわけではないが、経時変化、劣化、偽造又は改ざんを含む時間経過に従って生じる異常に起因して変化する。電磁放射物変化は、ハードウェア変化のみならずソフトウェアやファームウェア変化でもある。ダイ、集積回路、基板上の傍の部品、基板上の幾つかの傍の部品におけるソフトウェアの変化は意図的であっても非意図的であってもよい。その原因が何であろうと、個々で記述される発明は、既知の想定される状態からのハードウェアとソフトウェアの変化に対する検出、監視、検査及び選別を有意に考える。

テストされる又は監視される電子コンポーネント、基板、システム又はサブシステムに通電印加するエネルギー源が必要である。通電印加機構は、単純にデバイスに電力を供給し、発振信号をデバイスに入力し、あるいは電磁エネルギーでデバイスを照射することができる。直接注入される発振信号又は接続される発振信号や照明源は、適用される変調パラメータ及び／又はタイミングパラメータを有するシングルトーン又はマルチトーン又は多周波数又は複素周波数とすることができる。

既に動作状態にある典型的なオンボードコンポーネントは、それがダイ、集積回路又はそれ自体全体の基板であるか否かにかかわらず、入力の全てを予め構成している。好適な実施形態は、デバイスの診断やテストモード並びにデバイスの完全なアップ（始動）及び機能モードのために本発明を使用することを含んでいる。

直接に又は間接的に検査、テスト又は監視されている通電印加アイテムは、検査対象のアイテムの内部設計に左右される放射エネルギーの伝達機構を提供しなければならない。典型的には、デバイスに電力供給している源は、電子機器に電力を供給するエネルギーであり、これは、上述のように、クロック、クロック信号、信号、周波数入力、周波数参照、信号発生器、周波数発生器、又は当該技術分野で既知のその他の発振源等の発振信号とすることができる。このエネルギーをテスト対象のアイテム内の放射要素に伝達する機構と構造は、集積回路ダイ、ワイヤボンド、半導体トレース、基板トレース、ワイヤ、ケーブル、又は構造的容量結合又は誘導結合である。この放射要素は、意図的に放射するアンテナでもよく、あるいは物理的寸法が原因で合理的なアンテナとして機能する意図しないアンテナでもよい。電子機器の内部部品は、ディスクリート半導体、集積回路、印刷回路基板、回路基板アセンブリ又は製品であろうとなかろうと、異なるように機能している場合、この部品は異なる電磁シグネチャを放射し、検査又は選別のために偽造部品を本物の部品と差別化することができる。

システム１０は、一般的に参照番号１８で示す、テスト又は検査下のデバイス２からのＲＦエネルギー４の放射物特性（又はシグネチャ）によって定義される電動デバイス２の条件を決定する手段を含む。

手段１８の１つの必須要素は、一般的に参照番号２０で示される第１の手段即ち放射物検出装置であり、これは、本好適な実施形態によれば、電子デバイスの検査及び選別の少なくとも一方のために、ＲＦエネルギーの放射物の少なくとも１つを検知、処理、及びアルゴリズム的照合のうち少なくとも１つを行うために設けられる。

第１の手段２０の詳細な説明及び動作は、Keller, IIIに発行された米国特許第７，５１５，０９４号及び米国特許第８，０６３，８１３号、２００９年９月１日に提出された「ADVANCE MANUFACTURING MONITORING AND DIAGNOSTIC TOOL(最新式の製造監視及び診断ツール)」と題する米国特許出願第１２／５５１，６３５号、及び２０１２年１月６日に提出された「System and Method for Physically Detecting, Identifying, Diagnosing, And Geolocating Devices Connectable To A Network（ネットワームに接続可能な装置を物理的に検出、識別、診断、及び地理的に位置を特定するシステム及び方法）」と題する米国特許出願第１３／３４４，７１７号に最もよく示され且つ記述されており、これらは全て本発明の譲受人に所有されており、その教示は参考として本明細書で援用される。

本発明において、第１の手段２０は、アンテナ２２に結合されたＲＦ収集手段を含む。当然のことながら、ＲＦ収集手段２０は一般的な受信機又はチューナであり得る受信機を含み、この一般的な受信機は、ヘテロダイン又はスーパーヘテロダイン受信機とすることができる。

受信機の実施形態の多くは、ＲＦエネルギー収集装置のコンポーネントが、上述のように、ヘテロダイン又はスーパーヘテロダイン受信機、広帯域クリスタルビデオ受信機、同調高周波数クリスタルビデオ受信機、狭帯域走査スーパーヘテロダイン受信機、チャネル化受信機、マイクロスキャン受信機、音響光学受信機、及び受信機と同義とみなされることが多い多くのチューナ技術を含むものとして考えられている。

他の実施形態では、高感度ＲＦエネルギー収集装置は、極低温冷却受信機である。

受信機は、広帯域応答を提供することによって向上され得る。一実施形態は１００ＫＨｚ乃至６ＧＨｚの放射物に焦点を当てているが、帯域は、デバイスから設備への放射物の大部分を捕捉するために３０ＭＨｚ乃至１ＧＨｚに減少されてもよい。

システムのノイズ指数を低下させることによって更なる感度が得られる。一実施形態において、受信機は、超低ノイズ指数の低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）を備える改良したフロントエンドを有する。

一実施形態において、システムは、５未満のノイズ指数を有する。他の実施形態において、システムは、１未満のノイズ指数を有する。他の実施形態において、システムは、０．１未満のノイズ指数を有する。

受信機から、プロセッサにシグネチャデータが送信される。一実施形態は、直接アナログ分析である。ここで述べられる実施形態は直接アナログ分析であるが、この好適な具現方法は、アナログデジタル変換器（図示せず）を使用して、受信機のアナログ出力をデジタル出力に変換することである。次に、デジタル出力は、信号処理装置に送信される。

一実施形態では、アナログ信号のデジタル信号への直接分析が使用される。

より高い周波数が必要とされる他の実施形態では、デジタル信号への変換前にアナログ出力のダウン変換が利用される。

一実施形態において、高感度受信機は、更に、デジタル信号処理（ＤＰＳ）を使用して、受信機の感度を更に向上する。

他の実施形態において、ＲＦエネルギー収集装置は、ＤＳＰフィルタリング技術を利用して、取集したデータをＤＰＳアルゴリズムによる更なる処理のために準備する。

受信機の感度を向上するために、一実施形態は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用する。

他の実施形態において、ＦＦＴは、１００万点を超えて利用される。

他の実施形態において、ＦＦＴは、ＲＦ収集装置内の内蔵チップ上で実施される。

好ましくは、かかるアンテナ２２は、デバイス２の上方に所定の距離２３だけ離れて位置決めされたアンテナアレイである。デバイス２が小さなディスクリートコンポーネント又は集積回路である場合、アンテナアレイ２２は、テスト下のデバイス２に対して固定的に位置決めされる。アンテナアレイ２２の要素は、電子ステアリングによって重み付けされ、テスト下の回路基板の特定の部品又はより大きなアイテムから収集されたエネルギーを最適化する。単一のコンポーネントが検査されている場合、重み付けは不要であり、或いは、そのコンポーネントの位置からのシグネチャ増幅を強化するために重み付けすることができる。この実施形態では、アンテナアレイ２２は、機械的ステアリング又はロボットによるステアリングを必要とせずに基板上の個々の部品を検査するために対象基板の異なる領域におけるゲインを構造的に増幅するよう要素が重み付けされた場合、アレイ内の各アンテナのアンテナパターンの構造的干渉を提供する。デバイス２が、例えば、電子コンポーネントが装着された印刷回路基板アセンブリ等のより大きなものである場合、単一のアンテナ要素、又はロボットアーム３２の端部に統合されたごく少数の要素、又はコンパクトなバージョンのアンテナアレイ２２が、かかる印刷回路基板の表面上を、電子制御された機械的ステアリング又はロボットによるステアリングによって移動するように位置決めされ、或いは、この印刷回路基板は、アンテナアレイ２２の下方を移動するように取り付けられる。

また、アンテナアレイ２２は、統合低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）２５を含む。ＬＮＡ２５を集積する利点は、システム全体の感度向上とデバイス２によって発されるシグネチャのレベル向上である。アンテナ２２とＬＮＡ２５は、集積回路（ＩＣ）内に取り付けられて偽造品の電磁ステアリング検出を実行する。

放射物シグネチャを更に向上するため、１未満のノイズ指数を有する低ノイズ増幅器２５を採用し、システム１０の理論的室温感度により良好にアプローチすることができる。

他の実施形態では、統合ＬＮＡ２５を備えるコンパクトなアンテナアレイ２２、又は単一の要素を備える基板上の検査対象のコンポーネントの大きさとほぼ同じ大きさである単一のコンパクトなアンテナが、電子アイテムの検査のためにロボットアーム３２上に統合されてもよい。

他の実施形態では、ロボットアーム３２に適したアンテナ／ＬＮＡアレイ先端は、特定の電子デバイス又はコンポーネントの検査のために求められる性能パラメータに基づき交換可能であってもよい。

所定の距離２３は、基本的に、偽造デバイス、検査又は選別対象のデバイスの種類、及びアンテナアレイ２２及びＲＦ収集手段２０の感度を検出する所望の成功率によって決まる。

電子機器を即座に検出し、範囲内の電子デバイスを識別する場合、放射エネルギー成分の多くは、検出が非常に困難なレベルにまで減衰される。偽造電子機器の選別又は検査が目的の場合、テスト対象のコンポーネント、基板、又はシステムのごく近距離に検出装置を配置することができる。この発明は、そのような環境と、ＲＦ収集手段の近隣環境にある場合に選別又は検査対象の電子機器に関して提供される追加情報の利点とに注目している。従って、この場合、デバイス２の表面から約１マイクロメートル乃至約１センチメートルの間にアンテナアレイ２２の端部を位置決めすることが好ましい。更に、本発明では、テスト下のデバイス２の放射物シグネチャを更に向上するために自由場ＲＦエネルギーによって少なくとも検出、検査、又は選別されるデバイス２を照らすよう構成されたアクティブ照明源３８を使用することが考えられる。

アンテナアレイ２２が、アレイのビームの固定的電子ステアリングのため又はテスト下のデバイス２に対する移動のために取付けられる時、手段１８は、デバイス２からＲＦエネルギーを収集するための自動化機構３０を提供する。単なる一例として、かかる自動化機構３０は、ロボットアーム３２、及びロボットアーム３２の動きを制御するように構成された汎用コントローラ３４を含む。自動化機構３０は、更に、特に、例えば印刷回路基板アセンブリ等のデバイス２内のコンポーネントの高さが変化する場合に、上記所定の距離２３を設定するためのセンサ３６を含んでもよい。

当然のことながら、ＲＦエネルギー収集手段を位置決めするために使用されるロボットアーム３２を制御するこのような自動化機構３０は、スタンドアロン型システムとして設けられてもよく、或いは、印刷回路基板アセンブリ又は入力、出力、及び電源接続のうち少なくとも１つを可能にする任意の装置の製造ライン（図示せず）に組み込まれてもよい。

更に当然のことながら、テスト下のデバイス２上方のアンテナアレイ２２又は単一要素のアンテナの位置決めは垂直方向に行われるように図示されているが、その他の方向及び操作をロボットアームによって行い、完成した組立製品又は複雑なアセンブリにおける接触が困難な空間に接触することができる。他の実施形態では、検査対象のデバイス２がその方向から収集されるＲＦエネルギーを放射する傾向にあるという評価に基づいて、アンテナアレイ２２のその異なる方向を利用してもよい。従って、当該技術における従来の知識に基づき、多くの他のテスト指定配向に対して他の特別な配向が本発明によって考えられることになる。

従来の完全な電気的テストとは異なり、本発明は、偽造品の選別及び検査のためにデバイス２の限定された機能又はベースライン機能を起動させることに基づいている。回路基板、印刷回路基板アセンブリ、又は部分的又は完全に組み立てられた製品の場合、典型的には、基板に電力を供給すれば十分である。入力及び出力が全て必要という訳ではないが、入力及び出力を全て接続することで本発明の統計的な選別の成功率の上昇に寄与する可能性があることは当業者には自明である。この状態にある基板は、その基本的な機能を担い、ＲＦ放射収集手段２０は、偽造品を選別して基板自体が本物であるか偽造品であるかを見分け、基板上の特定のコンポーネントが偽造品であるか否かを見分けるのに十分な弁別可能な情報を収集することができる。

基板が存在する製造ラインに先行して回路基板に集積されることが意図されているコンポーネント／デバイス２の場合、一実施形態では、単純にコンポーネント又は基板に単に電力信号４２を供給してコンポーネント又は基板を電気的にオンにする。他の実施形態としては、好ましくは、発振信号４４を供給するだけで、テスト下のデバイス２の入力又は出力にクロックを通電印加する。好適な本発明の実施形態では、電力信号４２は、発振信号４４と組み合わされる。かかる発振信号４４は、好ましくは、単調発振信号であるが、マルチトーン入力又は変調信号又は変調発振信号としても提供され得る。マルチトーン入力を注入することにより、偽造品対本物のデバイスに関して固有のシグネチャに変わる混変調応答及び相互変調応答の発生が促進される。更に、マルチトーンを注入することにより、偽造品対本物デバイスに関して固有のシグネチャに変わる非線形応答の発生が促進される。

電力入力信号４２及び発振入力４４によるデバイス２の通電印加方法は、半導体デバイス、集積回路、表面実装や貫通孔部品等の基板レベルデバイス、サブ基板又はドーターボード、回路基板全体、複数の基板のアセンブリ、更には製品全体に適用される。重要なのは、ベースライン及び単一の単純な単調発振入力４４としてデバイス２に電力供給する電力入力４２を提供することであり、この入力４４によって、基本的なデバイスの機能に通電印加し、アクティブになると、ＲＦ収集手段２０及びアンテナアレイ２２又はデバイス２の近傍に位置決めされた個別のアンテナによって捕捉され、本物の部品において予測される基準特性又はベースライン特性に対して分析される電磁放射物を生じる。

ＩＣ部品であるデバイス２の例において、電力入力４２は、ＩＣをオンにし、発振入力４４は、クロック入力又はクロックＩｎと呼ばれることが多いＩＣ仕様書上のピン又はポートに発振入力を供給することによって内部回路を使用可能にするが、他の入力には通電印加されていないので、ＩＣのより複雑な動作を引き起こすことなない。他の例では、ＩＣの基礎回路に通電印加することに主に焦点を置いて発振入力のみの信号、通信、又は二次クロック入力を提供する。

従って、システム１０は、電力信号源４６及び発振器入力源４８を提供する。発振器入力源４８は、水晶発振器、セラミック発振器、発振器、標準時間、信号、信号発生器、周波数基準又は当該技術分野において典型的な他の類似の用語で呼ばれることもある。これらの信号入力源はいずれも詳細に分析すれば異なるが、夫々、基本的に、デバイス２へ発振入力を提供する機構を提供する。

集積回路の応答の仕方は、半導体デバイス２のクロック入力又は信号入力のいずれかを駆動するために使用される発振入力４４の品質に依存することが分かっている。

温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）、マイクロコンピュータ補償水晶発振器（ＭＸＣＯ）、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）、小型原子周波数標準器（ルビジウム（Ｒｂ）及びルビジウム発振器（ＲｂＸＯ））、及びＣｓ等の高性能原子標準器の使用による満足な結果が得られており、全て１０^−４を超える精度を提供する。この場合に好適な実施形態では、発振信号４４の精度は１０^−８を超え、発振器入力源４８は、小型原子周波数標準発振器である。従って、発振器入力源４８を、以下、「高精度信号源」と呼び、発振器信号４４を、以下、「高精度発振器信号」と呼ぶ。高精度信号は、更に、デバイス２の入力要求と一致する周波数を有する。

上述の発振器源４８は、デバイス２に通電印加するために使用する必要があるだけである。デバイスの駆動方法に対して変調又は複雑なタイミングを加えることによって、よりスペクトルに富んだ放射を導き出すことができるが、本好適な実施形態は、複雑にならないように、クロック又はその他の信号入力等のデバイス入力に通電印加し、デバイス２の状態が本物か偽物かに関する情報を提供する放射物パターンを生成することにのみ限定している。

他の実施形態では、デバイス２の放射物を測定する手段を提供するのと同時に、発振器源４８が周波数帯を掃引することができるようにする第２の機構を提供する。一実施形態では、継続的に発生する周波数掃引を有する。他の実施形態では、対象とする帯域にわたる特定の所定の離散周波数のみを掃引する離散掃引が用いられる。掃引される周波数は、テスト下のデバイス２の期待される入力に依存する。数Ｈｚの帯域を掃引すれば十分な場合もあれば、ＫＨｚの帯域を掃引するもの、ＭＨｚの帯域を掃引するもの、ＧＨｚの帯域を掃引するものもある。本発明は、これらの範囲のいずれにも対応することができるが、コストの面から、帯域は、全てを網羅する範囲ではなく効果的な範囲に限定される。当然のことながら、これらの帯域の間隔はいずれも使用可能であり、本発明によって含まれていると考えられる。

加えて、本発明では、駆動されるデバイスに固有の範囲を超える入力を通電印加することも考えられる。この場合、本物の部品は、より堅牢な部品を提供するために既定よりも広い入力範囲を有するように開発されているが、偽造部品はこのような能力を有さない。いずれの場合も、部品間で異なる非線形応答などの応答が、適切に構成されたＲＦ収集手段２０に容易に移送される。

更に、本発明では、発振器入力の振幅を、クロック入力、信号入力、及びデバイス２の製造者によって定義されているその他の入力等のデバイス入力に変化することが考えられる。

他の実施形態では、振幅を変化させるだけでなく、振幅変調が適用される。

入力に通電印加することに加え、本発明では、出力（単数又は複数）に通電印加することが考えられる。出力を駆動することによっても、デバイスアーキテクチャ応答が生じる。例えば、本物の部品は、偽造部品が有さないデバイスにおいてフィルタリング又は静電放電（ＥＳＤ）保護されている。コスト削減を望む偽造者によって回路に何らの基準的な保護もなされていない偽造部品の場合には、この偽造部品はＲＦスペクトルにおいて「クリスマスツリーのように照らし出される」だろう。

デバイス２が、印刷回路基板、印刷回路基板アセンブリ又は任意のより大きなデバイスである場合、例えば、図５乃至図６に示されるように、本発明では、電力入力４２を単にデバイスに接続することが考えられ、デバイスのその他の入力又は出力を駆動する必要はない。また、本発明は、当然のことながら、かかるデバイス２の各入力（又は出力）に対して電力入力４２及び発振器入力４４を使用することが考えられる。ディスクリート半導体や集積回路等のより小さなコンポーネントに関して、本発明では、かかる入力４２及び４４をデバイス２に転送する手段を提供するテスト装置５０を提供する。例えば、かかるテスト装置５０は、かかるデバイス２を受容するように構成され、デバイス２に入力４２及び４４を適用するよう予め構成されたゼロ挿入力ソケットである。他の例では、テスト装置５０は、効果的な方法を促進する、即ち、電力を電源ピンに加え、発振信号をその他の所望の入力（又は出力）に加えることを容易にする任意の特殊な装置でもよい。通常、接地も同様に接続される。或いは、テスト装置５０は、単に、２つの表面レベルコンタクト５６，５８、及びその上に位置決めされたデバイス２を一時的に固定する手段を提供してもよい。例えば、かかる一時的固定手段は、テスト装置５０の表面５５の下方に位置決めされた真空生成デバイス５７でもよい。

手段１８の第２の基本的要素は、収集されたＲＦエネルギーを、本物のデバイス２のベースライン構成に関して特定された一組のパラメータと比較し照合する手段２４である。当然のことながら、手段２４は、少なくとも１つのプロセッサを含み、期待されるパラメータとの一致を確認するその他のハードウェア又はファームウェアとしての形態も考えられる。

手段２４は、収集データをデバイス２の予測されるシグネチャと照合する少なくとも１つのアルゴリズムを含む。この場合に好適な実施形態は、２つ以上の自動化アルゴリズムを利用する。この場合に好適な実施形態は、ＲＦエネルギー放射物シグネチャの互いに排他的なパラメータを照合する幾つかのアルゴリズムを利用する。このようにして、収集したシグネチャを予測されるシグネチャと照合する能力が向上される。これらのアルゴリズムの重み付けは、偽造部品を含む低品質の部品を検出する能力を向上するので好ましい。

従って、手段２４は、調波分析、マッチドフィルタ、非調波相関、タイミング相関、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。

クラスタリング分析では、サンプリングされたコンポーネントの重要な電磁放射物に関する統計が測定され生成される。Ｍ個のコンポーネントの各々に関して合計でＮ個の統計値が測定され、次に、Ｍ組のＮ個の統計値が展開される。次に、各統計値にＮ次元空間における固有軸を割り当て、Ｍ個の測定されたコンポーネントの夫々に関して測定された統計値を保存する。次に、階層的凝集クラスタリング（ＨＡＣ）アルゴリズムを空間的分布において分離クラスタに適用する。識別されたクラスタは、製造における典型的な分布を外れて性能パラメータが異なるコンポーネントセットを表す。この分析においては、サンプリングされたセットに挿入された違反コンポーネントは分離クラスタとして必ず明らかにされる。ＨＡＣアルゴリズムは反復的に動作し、逐次反復することによって、特定の類似性基準を満足し最も近接するクラスタ対（又は、１回目の反復において、データ点）を凝集（統合）する。典型的には、この類似性は、クラスタ間の距離の測定値によって定義される。しかしながら、Ｎ次元空間における前記軸を表す測定された特徴の多くは互いに異なり無関係である。まさにこの目的のために考えられた、共分散の評価によって異なるスケールを補正する測定基準であるマハラノビス距離が、この分析においてクラスタ間の類似性の基準として用いられる。マハラノビス距離ｄ（ベクトルｘ→，ベクトルｙ→）は、２つのベクトルｘ→とベクトルｙ→の間で以下のように定義される。

Ｓは２つのベクトル間の結合共分散の推定値である。本出願において、各ベクトルは、Ｎ空間における位置ベクトルによって表され、２つのクラスタ間の結合共分散はそれらを構成するデータ点から推定される。その２つのクラスタの結合共分散マトリクスへの正規化により、マハラノビス距離にスケール不変性という基本的な特性が与えられる。

クラスタは、Ｎ次元空間における延長体であり、これは、距離測定基準の端点が明確に定義されることを必要とする。２つのクラスタ間の最小データ点距離（単一連結と呼ぶ）や最大点方向距離（最大連結と呼ぶ）等幾つかの「連結」オプションを利用することができるが、ルーラの端点を配置する場所は、Ｎ空間における各クラスタの平均値である。この連結方法により、各クラスタの共分散を、マハラノビス距離測定基準で考えることができるようになる。また、全ての構成データ点に関して反復することなくクラスタ平均値が継続的に更新され得るので、必要な計算が少なくなる。

アルゴリズムの停止基準（即ち、更なる凝集を防止する分離距離閾値）は、分析時に観察される製造公差の評価によって決まる。クラスタは、展開され、類似性によって多層にネストされ、これらの層の分析によって、既存の分散への洞察が得られる。

クラスタ数の増加とともに、情報損失を用いて最適な停止基準を特定する。対称化されたカルバックライブラーダイバージェンス（ＳＫＬＤ）は、情報損失の優良な測定単位である。ＳＫＬＤは２つのモデルＰ及びＱに関して以下のように定義される。

ＳＫＬＤは、２つのモデル（即ち、ＨＡＣの２つの層（段））間の情報差の測度を提供する。幾つかの層（段）に対するＤ（Ｐ／／Ｑ）のプロットは、通常変曲点を示す。最適数のクラスタは、変曲点の丁度下で識別される。

偽造電子又は電気デバイス２を検査又は選別する本好適な方法は、ステップ１０２でデバイス２に電力を投入することから始まり、ステップ１０４で発振信号を入力する。次に、ＲＦ収集手段２０が、ステップ１０６で位置決めされ、電力信号４２と発振信号４４が注入されるデバイス２からのＲＦ放射を収集するように動作可能となる。収集されたＲＦ放射物は、ステップ１１０で演算処理され、このステップは、収集されたＲＦ放射物４のシグネチャを、種々の方法、例えば、複数のデバイス２のサンプリング、製造仕様及び同様な方法によって決定される本物のデバイス２に関するＲＦ放射物シグネチャ特性と比較して照合するステップを含む。

ステップ１１０内で種々の自動化アルゴリズムを使用することが考えられる。ステップ１１０は、ディスクリートウェーブレット変換係数統計を得るステップや、相対位相測定を得て、および位相測定を期待された位相測定を得て比較するステップを含むことができる。また、ステップ１１０は、クラスタリングアルゴリズム、階層的凝集クラスタリング（ＨＡＣ）アルゴリズムのうち少なくとも１つを使用するステップを含んでいてもよい。

ウェーブレット変換は、分析された放射の時間周波数表示を得るために使用される多解像度分析技術である。このウェーブレット変換は、フーリエ変換に対する他の基底関数であり、時間的に変換され拡張されるマザーウェーブレットと呼ばれる関数に関する入力信号の拡張に基づく。演算の観点から、ディスクリートウェーブレット変換（ＤＷＴ）は、“近似”情報と“詳細”情報に信号を分解して分析し、それは、信号を連続する低帯域と高帯域フィルタリング処理を夫々使用することによって達成される。

信号分類における特徴としてのこれらの複数分解の高帯域“詳細”係数出力は、本発明における使用において有利であることが分かった。ＤＷＴは、ウェーブレット変換を周波数ドメイン情報に適用することによって得られる歪度の測度に基づいて略同じデバイス放射物を分類するのに有利であることが分かった。ＤＷＴ分析は、定義される交差∩Ｅ内で各放射物の周波数ドメイン放射物データに適用される。異なる詳細係数スケールの各々での平均エネルギーが演算され、その結果の各値が分類での使用のために保持される。

識別された放射物の位相情報は、回路変更の特定の感度評価を提供するために使用される。信号位相（及び、次に、放射位相）が所与の回路内の分布又は局所インピーダンスのいずれかの僅かな変動によって容易に変更される。従って、位相情報は、微妙な回路変更を識別しようとする時に、非常に適切である。

相対位相測定アルゴリズムにおいて、位相測定は、既知の基準が無いために、他の（又は幾つか他の）放射物に相対する各放射物に対して実行される。任意の組の静的周波放射物は、時間ドメインエンベロープ内で必然的に繰り返され、従って、基準時間ｔ_ｒｅｆと名付けられるこのエンベロープ内のある点の繰り返しの位相関係を含む。信号の測定が繰り返しのエンベロープ中幾つかの他の時間ｔ_Ｍになされると、ｔ_Ｍでの位相は、明瞭には時間差ｔ_ｒｅｆ−ｔ_Ｍに起因してｔ_ｒｅｆの位相に対応しては通常現われない。ｔ_Ｍでなされた測定からｔ_ｒｅｆの識別によって、時間基準のｔ_ｒｅｆへのシフト、及び相対位相関係の単一の繰り返し可能測定が行われるように位相（複数）の位置合わせが行われる。

名目上、高調波は、０°の相対位相測定値を有することが予測され、他方、相互変調成分は、０°又は１８０°の相対位相測定を有することが予測される。高調波と相互変調成分の正確な位相関係は、これらの名目上の予測から変化することが多く、回路を特徴付けるために効果的に使用され得る。名目値からの相対位相における逸脱は、分析された高調波の変化する周波数での回路リアクタンスの小さな変化に起因する。

幾つかの方法は、一般的にはモジュロ２ｐｉ計算に関連する演算多様性に欠陥を有する周波数ドメイン位相トレンド除去に依存する。他の方法は、測定される正確な基準のタイムオフを確立するための基準信号の使用に依存している。これらの欠点があると、これらのアプローチのいずれも放射物測定のための最適な方法ではない。しかしながら、この関係が経験的に既知である（即ち、信号が高調波であれば０°がシフトする、或いは相互変調コンポーネントであれば０°又は１８０°がシフトする）場合、単一の信号遅延オフセットを独立変数として使用して予測値からの各信号に関する位相差の関数を最小にできる。本発明者等によって取られたこのアプローチは、測定されたＩＣと他のデバイスとの変動に対して高調波の位相と相互変調放射物コンテントを分析するためのフレームワークを提供する。

高調波又は相互変調関係に属しているとして識別された放射パターンの各々は、正確な相対位相測定値を決定するために評価される。

ＡＮＮアルゴリズムは、大きなデータベースに生じるトレンドを学習し、情報を分類又は機能当て嵌めに最適な方法で組み合わせることに優れていることが分かった。

ニューラルネットワーク駆動データ分析に対して幾つかの望ましい態様がある。ＲＦ放射物データは、持続するモニタリングと診断のための豊富で多様な組の特性シグネチャを含む。最も敏感で、正確かつ信頼できる結果を達成するために、可能な限りこの情報の多くが分析に含まれる。しかしながら、ＲＦ放射物の現象論が高帯域と狭帯域の特徴の組合せから成る事実によって、タスクに適合する堅牢なＲＦ処理技術を決定することが困難になる。ＡＮＮは、大きく且つ多様な情報を容易に理解される量に組み合わせることに高度に熟練している。加えて、望ましいカテゴリー化に適する有用なデータと命令をＡＮＮに提供するだけで複雑な問題への解法が得られる。この特徴によって、全ての関連する情報を１つの独自のシグネチャを他の物から究極的に区別するために利用して、一体化した複数のＲＦ技術の使用が可能となる。

次に、ステップ１１２で、演算処理されたＲＦ放射物を見分けて本物又は偽造のデバイス２の状態を決定する。必要ならば、発振信号の周波数設定を、ステップ１１４で変えてもよく、ステップ１０４からステップ１１２が繰り返される。各測定された応答は、ステップ１１６で記憶され、それらの応答が偽造物検知を向上するために互いに比較される。周波数変化は、異なる周波数振幅設定及び／又は２つ以上の信号間の異なる相対位相に関連付けられていてもよい。少なくとも２つの入力が発振入力４４で注入されると、各入力に対する収集されたＲＦ送出データは、予測されるシグネチャ及び全ての入力に対する注入に対して同時にそれぞれ比較される。

最後に、ステップ１１８で、デバイス２の状態が評価され、本物と偽造デバイス２とを見分ける。本物デバイス２を決定するステップ１１８は、放射物成分の周波数位置、放射物の位相、内部回路によって発生される混変調成分と相互変調成分、個々の放射物の形状、個々の放射物の品質ファクタや放射物のタイミング特性のうち少なくとも１つを分析するステップを含む。

偽造の電子又は電気デバイス２に対する検査や選別を行う本好適な方法は、更に本物のデバイス２を表すベースラインＲＦ特性を確立するステップを含む。このようなベースラインＲＦ特性を確立するステップは、スペクトル放射物の大規模な比較を行うステップとその大規模な比較を狭帯域比較に減少し、比較後に出力し、更に比較照合の品質に基づいて単一のスカラー値を減少するステップを含む。また、ベースラインＲＦ特性を確立するステップは、局所スペクトル電力密度統計を得るステップを含み、複数の半導体がサンプリングされてサンプリングされたデバイス間に共通の放射物の各々に関して測定された局所化統計特徴に基づいて識別される。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うち少なくとも１つを含む。

本発明は、同時に電力と１つ以上の発振入力を印加することと、放射物４が伝導されたものであるか、あるいは、偽造電子機器を検出し、選別し、識別し、検査するために放射されたものであるかにかかわらず、これらの条件下でデバイス２によって放射されたＲＦを同時に測定することとに対して必要なステップと詳細な仕様とを提供するものである。

また、本発明は、意図した又は意図しないＲＦ放射物４を使用してダイや基板レベルでデバイスを特徴付ける。デバイスが放射していることを測定する選択周波数で自由場ＥＭ磁場強度を導入することによって、デバイスの意図しない放射特性が増幅及び／又は変更される。本発明は、更に、アクティブ照明源を使用してＲＦ収集手段によって収集される放射を向上する実施形態を考えている。この場合、適用されるデバイスへの電力は、テスト装置によって印加され、ＲＦ収集手段は、放射されたエネルギーを収集する。この収集中に、自由場照明源がオンにされて回路を通電印加する。他の実施形態は、テストされるデバイスへの物理的接続による電力と発振信号の印加を含み、一方、自由場照明が実行され、ＲＦ収集装置が放射されたエネルギーを収集する。この実施形態において、照明源は、単一周波数モノトーン、マルチトーン又は複素変調ＲＦエネルギーを使用して照明できる。

選択周波数での照明源によるＥＭ場強度の導入によって、デバイスの意図しない放射特性を増幅及び／変更できる。本発明の一利点は、ＲＦ放射シグネチャの増幅を含み、偽造電子機器を検出し、検査し及び選別する能力を向上する。

既述された応答を引き起こすのに必要な磁場強度は、それほど堅牢である必要はない。低い磁場強度が収集された放射物を大きく向上することもある。例えば、低磁場強度での発振器の不安定さは、そのようなデバイスの放射物シグネチャを大きく変更できる。

さて図１を参照すると、本発明は、一般的に参照番号１００で指定される集積回路（ＩＣ）を提供する。ＩＣ１００は、例えばシリコンのような半導体材料から製造されるダイ１１０を含むが、ここでは他の材料も考えられる。放射物検出装置２０と処理手段２４を含むＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、ダイ１１０に一体化されている。メモリのようなデータ記憶手段２６も設けられる。アンテナ２２は、図１にループアンテナとして示されている。制限されるわけではないが、スタックループ、フラクタル、イレギュラーループ、ダイポールのアレイ、パラボラアンテナ形状構造、ビバルディアンテナ、等角スパイラル、スキュースパイラル、微細加工ホーン又は導波構造、及び当該技術分野で既知の同様のデバイスを含む他のアンテナタイプが本発明に入ると考えられる。本書で更に説明されるように、アンテナ２２は、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８の外側に、及びダイ１１０又はＩＣ１００の外側に設けられてもよい。ダイ１１０とＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、ＩＣを働かせる従来の技術に従ってオプションの筐体部材１１２内に囲まれてよい。入力接続部１１４は、電力をＲＦエネルギー収集及び処理手段１８に供給するように構成される。動作中、入力接続部１１４は、電力源との接続部（図示せず）を有する。ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８による動作上の通信のために出力１１６が設けられる。出力１１６は、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８から複数の情報のタイプを通信するように構成され得る。一例に過ぎないが、出力１１６は、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８の２つの状態を指示するように構成され得、１つの状態は、所定の標準と実質的に整合するＲＦエネルギーシグネチャを示し、第２の状態は、所定の標準から逸脱するＲＦエネルギーシグネチャを示す。出力１１６は、アナログ又はデジタル入力として提供されてもよい。接地入力接続部１１８も設けられる。ＩＣ１００は、更に、処理手段２４をプログラムするために及び／又はメモリ２６にデータを記憶するためＲＦ放射物関連データを通信するためのオプションの接続部１２０を有するように構成され得る。他の入力及び出力接続部が特定の用途と要請に基づいて考えられる。

動作において、ＩＣ１００は、例えば、図２の基板２０６、図４の印刷回路基板アセンブリ３００、本書において後で記述されるロボットアーム３２及び電子コンポーネントを含む或いは電子コンポーネントの検出のために使用される類似のデバイスのような任意の適切な部材に単純に取り付けられる。次に、ＩＣデバイス１００は、本書で更に記述される複数の用途において上記の実施形態に従って動作可能である。

さて、図２を参照すると、概略的に２００で示されるＩＣが図示されている。ＩＣ２００は、上記のＲＦエネルギー収集及び処理手段１８、アンテナ２２及び入力／出力１１２、１１６、１１８及び１２０を含んでいる。

また、ＩＣ２００は、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８に近接して位置する少なくとも１つの回路及び／又は少なくとも１つのディスクリートコンポーネント２１０を含む。ループアンテナとして単に一例として示されているアンテナ２２は、前記少なくとも１つの回路及び／又は少なくとも１つのディスクリートコンポーネント２１０を包むように取り付けられる。図２に見られるように、アンテナ２２の少なくとも一セクションは、直線構成から逸脱してもよい。

前記少なくとも１つの回路及び／又は少なくとも１つのディスクリートコンポーネント２１０は、他のダイ２０２に取り付けられてもよく、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８はダイ１１０又は前記少なくとも１つの回路及び／又は少なくとも１つのディスクリートコンポーネント２１０に一体化され、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８はそのダイ２０２に一体化されてもよい。また、ＩＣ２００は、ケーシング２０４及び入力／出力ピンや端子２１２と２１４への相互接続部を含む。両ダイ１１０と２０２の一方は、オプションの基板２０６に取り付けられてもよい。

動作において、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、特定の用途及び／又は要請に依存する上記の実施形態に従って、前記少なくとも１つの回路及び／又は少なくとも１つのディスクリートコンポーネント２１０によって放射されるＲＦ電磁エネルギーに応答する。

本発明によると、ＩＣ２００がハードウェア、ファームウェア又はソフトウェア改ざん、偽造及び異常動作の少なくとも１つの事象において、ＩＣ２００の操作性の無効化や不能化のための手段を備えることができる。図２の単なる一例として、そのような手段は、電力入力接続部２１４と少なくとも１つの回路及び／又は少なくとも１つのディスクリートコンポーネント２１０との間の電力パスに取り付けられるスイッチ２２０であってもよい。ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、前記少なくとも１つの回路及び／又は少なくとも１つのディスクリートコンポーネント２１０からのＲＦ電磁エネルギー放射物が、異常に起因した所定の標準からの逸脱を検出すると、プロセッサ２４は、スイッチ２２０をオフ状態に起動し、前記少なくとも１つの回路及び／又は少なくとも１つのディスクリートコンポーネント２１０への電力の供給を不能とする。２つ以上の他の回路がＩＣ２００内に設けられた場合、スイッチ２２０を取り付けて、このような他の回路の全てに対する電力の供給を不能にしてもよい。或いは、複数のスイッチ２２０が設けられ、それぞれのスイッチ２２０が特定の回路に結合される。複数のスイッチ２２０が供給されたとき、プロセッサ２４が、ＩＣ２００の検出された異常によって、回路の内の１つ、幾つか又は全てに電力を供給できないように構成されてもよい。有利なことに、別個の電力入力１１４が考えられ、従って、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８の意図された動作を可能とする。或いは、例えば、プロセッサ２４が前記少なくとも１つの回路及び／又は少なくとも１つのディスクリートコンポーネント２１０の操作性を無効又は不能にする能力を有するより高レベルのアセンブリへ警告を通信するように、デジタルタイプである出力１１６を設定することができる。

さて、図３を参照すると、ＩＣ２０１は、アンテナ２２がダイ２０２の状態の監視に加えて、その様なコンポーネントの２つ以上を監視するようにコンポーネント２１０乃至２１０ｂ間に位置されることを除いて、図２のＩＣ２００と略同一に動作する。

さて、図４ａ乃至図４ｃを参照すると、本発明は、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８、アンテナ２２及び少なくとも１つの回路及び／又は少なくとも１つのディスクリートコンポーネント２１０の更なる種々の特別な配向を考えており、且つ従来の技術のように、単一層又は多層構成のいずれかのダイ２０２を更に備えている。

図２乃至図４ｃの実施形態は、ＩＣ２００と２０１の何らかの異常を検出するために提供される。一例では、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、集束イオンビーム技術によって少なくとも１つの回路及び１つのディスクリートコンポーネント２１０の改ざんを検出するように構成され得る。他の例では、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、同じ物理的コンポーネントパッケージ２０４内に一体化され、且つ封止される回路２１０の少なくともダイ２０２の改ざんを検出するように構成され得る。更に、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、ＩＣ２００内で動作するソフトウェアの変更及び改ざんの少なくとも一方を検出するように構成されてもよい。更にまた、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、前記少なくとも１つの回路及び少なくとも１つのディスクリートコンポーネント２１０の改ざんを検出するように構成され得る。また、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、ダイ２０２の改ざんを検出するに過ぎないよう構成されてもよい。

また、本発明は、ＩＣ１００、ＩＣ２００及びＩＣ２０１の少なくとも１つが、図５に最も良好に示されているように、概略的に参照番号３００で指定されるＰＣＢアセンブリの印刷回路基板（ＰＣＢ）のようなデバイス３１０上に取り付けられる。この実施形態では、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、ＰＣＢアセンブリ３００上の少なくとも１つのコンポーネント３１２ａ乃至３１２ｃによって放射されるＲＦエネルギーに応答する。ＲＦエネルギー収集及び処理手段の幾つかの配向は、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８のオンボード又はオフボード構成と配向を含むことが考えられる。ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８と共に使用されるアンテナ２２の多くの配向と構成も考えられる。例えば、アンテナ２２は、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８と同じデバイスパッケージ内に統合され得、封止され得ると考えられる。他の構成では、アンテナ２２を含むＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、チップ上のシステムとして構成される。更に、アンテナ２２は、ＰＣＢアセンブリ３００にエッチング可能であると考えられる。他の考えられる構成では、アンテナ２２は、ＰＣＢ３１０の外部にあり、ＰＣＢ３１０から延出する従来の態様で取り付けられる。更に他の考えられる構成では、アンテナ２２は、ＰＣＢ３１０が一体化されている製品の共形特徴部へ取付けられる共形アンテナである。

図５の実施形態は、ＰＣＢアセンブリ３００の何らかの異常を検出するために設けられる。

一例では、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、ＰＣＢアセンブリ３００上の少なくとも１つのコンポーネント３１２ａ乃至３１２ｃの改ざん及び偽造の少なくとも１つを検出するよう構成される。他の例では、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、前記少なくとも１つのコンポーネント３１２ａ乃至３１２ｃの劣化を検出するよう構成される。更に他の例では、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、ＩＣ２００のダイ２０２のＲＦエネルギー放射物、及び前記ＲＦエネルギー収集手段１８によって収集された放射物特性を変化する何らかの要因に起因するＲＦエネルギー放射物への何らかの変化を連続的に監視するように構成され得る。或いは、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、ダイ１１０及び他のダイ２０２の少なくとも一方の残存耐用年数（ＲＵＬ）を自己予測するように構成され得る。また、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、いずれかのコンポーネントがＰＣＢ３１０上で改ざんされた、又はＰＣＢ３１０に改ざんされた又は偽造された状態で導入されたか、を検出するよう構成され得る。

さて、図６を参照すると、ＰＣＢアセンブリ３００は、オプションのケージング４０２及び追加のＰＣＢアセンブリ３０２、３０４及び３０６の少なくとも１つ又は複数を含むデバイス４００内に取り付けられる。また当然のことながら、デバイス４００は、例えば、小売りや卸売り活動の準備ができている完全に組み立てられたデバイスを規定する。

この実施形態では、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、前記少なくとも１つの回路基板３００、３０２、３０４及び３０６又は回路基板に取り付けられた少なくとも１つコンポーネントの改ざん及び偽造の少なくとも１つを検出するよう構成される。ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、ＩＣ１００、２００又は２０１が取り付けられるＰＣＢ３１０上の少なくとも１つのコンポーネント３１２ａ乃至３１２ｃの稼働状況を監視するよう構成されてもよい。

図６の実施形態は、デバイス４００の何らかの異常を検出するために設けられる。有利なことに、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、この実施形態では、改ざん検出、改ざん防止監視、劣化監視、稼働状況の監視、偽造検出、ソフトウェア変更監視、ファームウェア変更監視及びデバイス４００の故障監視のうち少なくとも１つを行うよう構成され且つ動作可能である。ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、全体的にデバイス４００を動作するソフトウェアにおける変化に起因する、又はデバイス４００内のサブアセンブリやコンポーネント内に設けられたソフトウェアにおける何らかの変化に起因する電磁シグネチャ放射物の変化を検出するよう構成され得る。ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、デバイス４００内のいずれかの集積回路又は他のコンポーネントにおけるファームウェア変更を検出するよう構成されてもよい。また、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、所定のコンポーネントを駆動すること、又はデバイス４００のコントローラ（図示せず）へ所定のメッセージを発生することによって、ハードウェア、ファームウェア又はソフトウェア改ざんの少なくとも１つの事象においてデバイス４００の動作を無効にする又は不能にするよう構成されてもよい。ＩＣ１００、２００及び２０１以外のＩＣがデバイス４００内に設けられ、独立動作又は少なくとも重複動作のために構成されることが理解される。

更に、アンテナ２２を有する又は有さないＩＣ１００は、「SYSTEM AND METHOD FOR PHYSICALLY DETECTING COUNTERFEIT ELECTRONICS（偽造電子機器を物理的に検出するシステム及び方法）」と題する同時係属中の米国出願第１３／４１０，７９７号の図２の部分図である図７に示されるようにロボットアーム３２の先端３３に設けられてもよい。

本発明は、図２乃至図７の実施形態において、ＲＦエネルギー収集及び処理手段１８は、デバイス２００、３００又は４００のメモリを利用することによって、メモリ２６無しで設けられてもよいことが考えられる。

本発明の本好適な種々の他の実施形態は、当業者がそれを作り且つ使用するのに十分詳細に記述されたが、種々の他の適応及び変更が本発明の精神や添付の請求項の範囲から逸脱することなく当業者によって想定されることは明白である。

Claims (23)

1. 封止型デバイスパッケージを構成する集積回路であって、
   （ａ）半導体材料から製造されるダイと、
   （ｂ）前記ダイ上に又は前記ダイ内に配置される電磁エネルギー収集及び処理手段であって、テストされる電気コンポーネントであって、マルチトーン入力により通電印加される電気コンポーネントから放射される高周波（ＲＦ）スペクトル域の電磁エネルギーの放射物を受信する受信機と、前記放射物の電磁シグネチャを処理する処理手段とを少なくとも含む電磁エネルギー収集及び処理手段と、
   （ｃ）前記電磁エネルギー収集及び処理手段に電力を供給するように構成される入力と、
   （ｄ）前記電磁エネルギー収集及び処理手段による動作上の通信のための出力と、
   （ｅ）前記ダイに設けられたアンテナと、
   を備え、
   前記電磁エネルギー収集及び処理手段は、前記アンテナに結合され、
   前記電磁エネルギー収集及び処理手段は、前記受信機により受信された前記放射物の前記電磁シグネチャを本物の電気コンポーネントの電磁シグネチャと比較して、前記テストされる前記電気コンポーネントが偽物であるか又は本物であるかを決定するように構成され、
   前記放射物の前記電磁シグネチャの前記処理は、混変調成分及び相互変調成分の少なくとも一方を分析することを含む、
   集積回路。
2. 前記出力は、前記電磁エネルギー収集及び処理手段の２つの状態を指示するように構成され、第１の状態は、所定の標準と整合する前記放射物のシグネチャを指示し、第２の状態は、前記所定の標準から逸脱する前記放射物のシグネチャを指示する請求項１に記載の集積回路。
3. 更に、前記電磁エネルギー収集及び処理手段の動作をプログラムするように構成される他の入力を含む請求項１に記載の集積回路。
4. 前記ダイは第１ダイであり、前記電気コンポーネントは、前記第１ダイ及び第２ダイの一方に配置された少なくとも１つの回路と、少なくとも１つのディスクリートコンポーネントとを含み、前記電磁エネルギー収集及び処理手段は、前記少なくとも１つの回路と前記少なくとも１つのディスクリートコンポーネントのうち少なくとも一方によって放射された前記電磁エネルギーに応答する請求項１に記載の集積回路。
5. 前記電磁エネルギー収集及び処理手段は、集束イオンビーム技術による前記少なくとも１つの回路と少なくとも１つのディスクリートコンポーネントの改ざんを検出する請求項４に記載の集積回路。
6. 前記電磁エネルギー収集及び処理手段は、集束イオンビーム技術による前記第２ダイの改ざんを検出する請求項４に記載の集積回路。
7. 前記電磁エネルギー収集及び処理手段は、前記第２ダイが内部に配置される物理的コンポーネントパッケージに一体化され且つ封止されている前記第２ダイの改ざんを検出する請求項４に記載の集積回路。
8. 前記電磁エネルギー収集及び処理手段は、前記集積回路内で動作するソフトウェアとファームウェアの変更及び改ざんの少なくとも一方を検出する請求項４に記載の集積回路。
9. 前記電磁エネルギー収集及び処理手段は、前記少なくとも１つの回路と少なくとも１つのディスクリートコンポーネントの少なくとも１つの改ざんと偽造の少なくとも一方を検出するように構成される請求項４に記載の集積回路。
10. 前記電磁エネルギー収集及び処理手段は、前記第１ダイの改ざんを検出するように構成される請求項４に記載の集積回路。
11. 前記電気コンポーネントは、回路基板アセンブリ上に取り付けられる請求項１に記載の集積回路。
12. 前記電磁エネルギー収集及び処理手段は、前記回路基板アセンブリ上の前記電気コンポーネントの改ざんと偽造の少なくとも一方を検出するように構成される請求項１１に記載の集積回路。
13. 前記電気コンポーネントは、電気デバイス内に取り付けられた少なくとも１つの回路基板アセンブリ又は前記少なくとも１つの回路基板アセンブリ上に取り付けられた少なくとも１つのコンポーネントであり、前記集積回路は、前記電気デバイスに取り付けられ、且つ前記電磁エネルギー収集及び処理手段は、前記少なくとも１つの回路基板アセンブリ、又は前記少なくとも１つの回路基板アセンブリに取り付けられる前記少なくとも１つのコンポーネントの改ざんと偽造の少なくとも一方を検出するように構成される請求項１に記載の集積回路。
14. 前記マルチトーン入力は、原子周波数発振器の発振信号である、請求項１から１３のいずれか一項の集積回路。
15. デバイスであって、
    （ａ）デバイスパッケージと、
    （ｂ）高周波（ＲＦ）スペクトルにある電磁エネルギー収集及び処理手段を有する第１集積回路を備える第１ダイと、
    （ｃ）前記電磁エネルギー収集及び処理手段に結合され、前記第１ダイの外部に設けられる少なくとも１つのアンテナと、
    （ｄ）少なくとも１つの第２ダイと、
    （ｅ）前記第１集積回路上の選択された接続入力ピンと出力ピンとを有する前記第１ダイと前記少なくとも１つの第２ダイとの間をインターフェース接続するための相互接続部と、を備え、
    前記少なくとも１つの第２ダイの上には、テストされる第２集積回路が配置され、
    前記電磁エネルギー収集及び処理手段は、マルチトーン入力により通電印加される場合に前記テストされる前記少なくとも１つの第２ダイ及びその上に配置される前記第２集積回路から放射される高周波（ＲＦ）スペクトル域の電磁エネルギーの放射物を受信する受信機と、時間周波数ドメインにおける前記放射物の電磁シグネチャを処理する処理手段と、データ記憶手段とを含み、
    前記処理手段は、前記受信機により受信された前記放射物の前記電磁シグネチャを本物の第２ダイ及びその上に配置される本物の第２集積回路の電磁シグネチャと比較して、前記テストされる前記少なくとも１つの第２ダイ及びその上に配置される前記第２集積回路が偽物であるか又は本物であるかを決定するように構成され、
    前記放射物の前記電磁シグネチャの前記処理は、混変調成分及び相互変調成分の少なくとも一方を分析することを含み、
    前記デバイスパッケージは、少なくとも前記第１ダイと、前記少なくとも１つの第２ダイと、前記電磁エネルギー収集及び処理手段とを封止している、
    デバイス。
16. 前記電磁エネルギー収集及び処理手段は、前記第２集積回路を有する前記少なくとも１つの第２ダイの電磁エネルギーの放射物を連続して監視し、及び、前記少なくとも１つの第２ダイの前記電磁エネルギーの放射物の特性における変化を監視する請求項１５に記載のデバイス。
17. 前記電磁エネルギー収集及び処理手段は、前記電磁シグネチャに基づいて、前記デバイスの改ざん、前記デバイスの性能劣化、前記デバイス内で稼働するソフトウェア及び／又はファームウェアに対する変更、前記デバイスの偽造、及び、前記デバイスの欠陥の少なくとも一つを判定するように動作可能である請求項１５に記載のデバイス。
18. 前記デバイスは、前記第１ダイと前記少なくとも１つの第２ダイの少なくとも一方の残存耐用年数（ＲＵＬ）を自己予測するように構成される請求項１７に記載のデバイス。
19. 更に、前記デバイス内に備えられ及び／又は前記デバイス内で動作するハードウェア、ファームウェア又はソフトウェアへの改ざんの少なくとも１つの事象において、前記デバイスの動作を無効にするための手段を含む請求項１７に記載のデバイス。
20. 前記マルチトーン入力は、原子周波数発振器の発振信号である、請求項１５から１９のいずれか一項のデバイス。
21. 異常な回路特性を検出する方法であって、
    封止型デバイスパッケージを構成する集積回路を用意し、
    高周波（ＲＦ）エネルギーの放射物を生じさせるように半導体デバイスに通電印加し、
    前記集積回路は、
    半導体材料から製造されるダイと、
    前記ダイ上に又は前記ダイ内に配置されるＲＦエネルギー収集及び処理手段であって、ＲＦエネルギーの前記放射物を受信する受信機と、前記放射物のシグネチャを処理する処理手段とを少なくとも含む電磁エネルギー収集及び処理手段と、
    前記ＲＦエネルギー収集及び処理手段に電力を供給するように構成される入力と、
    前記ＲＦエネルギー収集及び処理手段による動作上の通信のための出力と、
    前記ダイに設けられたアンテナと
    を備え、
    前記ＲＦエネルギー収集及び処理手段は、前記アンテナに結合され、
    前記半導体デバイスは、マルチトーン入力を用いて通電印加され、
    前記放射物の前記シグネチャの前記処理は、混変調成分及び相互変調成分の少なくとも一方を分析することを含む、
    方法。
22. 異常な回路特性を検出する方法であって、
    第１集積回路を含むデバイスを用意し、
    マルチトーン入力を用いて前記第１集積回路に通電印加し、
    前記デバイスは、
    デバイスパッケージと、
    第２集積回路を含む第１ダイであって、
    前記第１ダイの外部に設けられる少なくとも１つのアンテナと、
    前記第１集積回路が配置される少なくとも１つの第２ダイと、
    前記第１集積回路上の選択された接続入力ピンと出力ピンを有する、前記第１ダイと前記少なくとも１つの第２ダイとの間のインターフェースと
    を備え、
    前記第２集積回路は、前記第１ダイ上に又は前記第１ダイ内に配置される高周波（ＲＦ）エネルギー収集及び処理手段であって、前記第１集積回路から放出されたＲＦエネルギーの放射物を受信する受信機と、前記放射物のシグネチャを処理する処理手段と、データ記憶手段とを有するＲＦエネルギー収集及び処理手段を有し、
    前記少なくとも１つのアンテナは、前記ＲＦエネルギー収集及び処理手段に結合され、
    前記デバイスパッケージは、前記第１ダイと、前記少なくとも１つの第２ダイと、前記ＲＦエネルギー収集及び処理手段とを少なくとも封止し、
    前記放射物の前記シグネチャの前記処理は、混変調成分及び相互変調成分の少なくとも一方を分析することを含む、
    方法。
23. 前記マルチトーン入力は、原子周波数発振器の発振信号である、請求項２１又は２２の方法。

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