NO304628B1 - Integrert kretsbrikke for Õ hindre endring av sikrede data lagret i en forutbestemt lagerposisjon - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår integrerte kretsbrikker for elektroniske databehandlings-sytemer, og gjelder særlig vern mot endring av data som er lagret i beskyttede områder på en integrert kretsbrikke.

Integrerte kretsbrikker som lagrer sikrede data inneholder et beskyttet lager med et antall lagerposisjoner hvor en eller flere forutbestemte posisjoner er beregnet på lagring av sikrede data som ikke skal kunne endres, og en logisk lagerstyringskrets som er tilkoblet det beskyttede lager ved hjelp av en adressebuss som bevirker at data lagres i lagerposisjoner angitt av adressesignaler frembragt på adressebussen. Det beskyttede lager og den logiske lagerstyringskrets befinner seg begge innenfor et sikret område på kretsbrikken. En sådan kretsbrikke er beskrevet i US-patent nr. 4 796 235.

Ved å levere egnede styresignaler til lagerstyringen, er det mulig å bringe lagerstyringen til åpne for at de sikrede data lagret i de forutbestemte posisjoner i det beskyttede lager å bli erstattet med hemmelige data som ellers ville forpurre den tilsiktede sikkerhet ved kretsbrikken.

US-patent nr. 4 641 241 beskriver en krets hvor endring av sikrede data lagret i en hukommelse kan forhindres. Kretsen omfatter et verneelement med en innledende tilstand og en irreversibel endret tilstand, og utstyr tilkoblet verneelementet for irreversibelt å endre verneelementets tilstand som reaksjon på et forutbestemt styresignal. Verneelementet er tilkoblet utstyr for å gjøre det mulig å lagre et data-mønster i hukommelsen og som tillater lagring av datamønster bare før verneelementets tilstand er blitt irreversibelt endret.

Med foreliggende oppfinnelse er det skaffet tilveie en integrert kretsbrikke utført for å hindre endring av sikrede data lagret i en forutbestemt posisjon i et lager på brikken, og som omfatter: - et lager for i en forutbestemt posisjon å lagre sikrede data som ikke skal kunne endres, og - en logisk lagerstyringskrets tilkoblet nevnte lager og innrettet for å bevirke at data blir lagret i lageret.

På denne bakgrunn av prinsipielt kjent teknikk, særlig fra US-patent nr. 4 796 235, har da den integrert kretsbrikke i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at den omfatter:

- et verneelement med en innledende tilstand og en irreversibel endret tilstand,

- utstyr tilkoblet nevnte verneelement for irreversibelt å endre verneelementets tilstand som reaksjon på et forutbestemt styresignal, og - utstyr tilkoblet nevnte verneelement og lagerstyringskrets for å overvåke verneelementets tilstand og for, etter at verneelementets tilstand er blitt irreversibelt endret, å hindre lagerstyringskretsen fra å bevirke at data blir lagret i lageret når den forutbestemte posisjon i lageret adresseres.

I en foretrukket utførelse er lagerstyringskretsen tilkoblet en adressebuss for å bevirke lagring av data i posisjoner i lageret angitt ved hjelp av adressesignaler frembragt på adressebussen mens overvåkings- og sperreutstyret har en dekoder tilkoblet adressebussen for å overvåke nevnte adressesignals tilstand og hindre lagerstyringskretsen fra å bevirke at data blir lagret i den forutbestemte lagerposisjon etter at tilstanden av verneelementet er blitt irreversibelt endret, når den forutbestemte lagerposisjon angis av et adressesignal på adressebussen.

For å oppnå ytterligere sikkerhet omfatter kretsbrikken i henhold til oppfinnelsen fortrinnsvis også utstyr for å skjerme lageret, lagerstyringskretsen, overvåkings- og sperreutstyret samt verneelementet mot direkte adgang utenfra og/eller for å skjerme lageret mot innsyn.

Ytterligere trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av beskrivelsen av foretrukne utførelseseksempler på oppfinnelsen gitt nedenfor med henvisning til den vedføyde tegning, på hvilken: Fig. 1 er et blokkskjema av et foretrukket utførelseseksempel av en anordning i det sikrede område av en kretsbrikke for vern mot endring av sikrede data lagret i en

forutbestemt lagerposisjon, og

fig. 2 er et blokkskjema av et alternativt foretrukket utførelseseksempel av en anordning i det sikrede område av en kretsbrikke for vern mot endring av sikrede data lagret i en forutbestemt lagerposisjon.

Under utforming av et produkt er det av avgjørende viktighet at visse sikrede data lagret på en integrert kretsbrikke i produktet, ikke endres etter at de er lagret. For å oppnå dette inneholder kretsbrikken en anordning som forhindrer endring av sikrede data lagret i en forutbestemt posisjon i lageret. Fig. 1 og 2 viser alternative utførelseseksempler på en slik forebyggende anordning.

Innenfor et sikret område 11 på kretsbrikken inneholder anordningen i fig. 1 et lager M, en lagerstyringskrets 38, en dekoder 40, et verneelement 42 og en anordning 44 for endring av vernet. Lageret M har flere lagerposisjoner, og en forutbestemt posisjon er beregnet på lagring av sikrede data som ikke skal kunne endres, og som tilføres lageret fra en databuss 16. Lagerstyringen 38 er tilkoblet lageret M over en buss 46 for å bevirke at data lagres i lageret M i posisjoner som angis av adressesignaler på adressebussen 46 når et skrivesignal er tilstede på en linje 47 fra lagerstyringen 38 til det beskyttede lager M.

Verneelementet 42 har en innledende og en irreversibel endret tilstand. Uttrykket "verneelement" står både for "sikring" og "anti-sikring". Verneelementet kan være dannet på kretsbrikken ved hjelp av ledende lag av metallisk material eller polysilisium, eller av begge deler. Anti-sikringselementene utgjøres av dioder med P<+>/N<+->halvlederovergang og dioder med P7N~- halvlederovergang dannet i et halvlederlag på brikken ved hjelp av leder/oksydleder-strukturer, eller ved hjelp av leder/amorft silisium/leder-strukturer på

brikken.

Anordningen 44 for endring av vernet er tilkoblet verneelementet 42 for irreversibelt å endre verneelementets tilstand som reaksjon på et forutbestemt styresignal mottatt på en linje 48 fra en tilkoblingskontakt 50 som ligger utenfor det sikrede område 11. Alternativt kan styresignalet mottas fra en tilkoblingskontakt (ikke vist) som befinner seg innenfor det sikrede område 11.

Dekoderen 40 er tilkoblet verneelementet 42, lagerstyringskretsen 38 og adressebussen 46 for å overvåke verneelementets tilstand og adressesignalene på adressebussen, og

for, etter at verneelementets tilstand er blitt irreversibelt endret, å hindre lagerstyringen fra å bevirke at data lagres i den forutbestemte lagerposisjon når den forutbestemte

lagerposisjon angis av et adressesignal på adressebussen 46.

i Et ledende lag CN2 skjermer lageret M, lagerstyringen 38, dekoderen 40 og verneelementet 42 fra direkte adgang utenfra. Det sikrede område 11 av kretsbrikken utgjøres av det område av brikken som er dekket av det ledende lag CN2. Lageret M,lagerstyringen 38 og dekoderen 40 er alle tilkoblet det ledende lag CN2 slik at de tilføres

effekt ved hjelp av et effektsignal som føres av det ledende lag CN2.

i

Anordningen i fig. 1 benyttes til å avverge endring av sikrede data som innledningsvis erlagret i forutbestemte posisjoner i lageret M. Straks tilstanden til verneelementet 42 er irreversibelt endret, hindrer dekoderen 40 at det skrives ytterligere data inn i de forutbestemte posisjoner som angis av adressesignalene på adressebussen 46.

Mange sikringsteknikker gjør det mulig å skape vern bare ved støping under fremstilling-en av den sikrede integrerte kretsbrikke. For eksempel vil det ved visse støpingsteknikk-er være påkrevd å la det gro et oksyd på et polysilisium-material (eller annet sikrings-material) etter at sikringen er blitt endret, for derved å gi innretningen bedre pålitelighet over lang tid. Anordningen i fig. 2 gjør det mulig for en frittstående produsent å foreta lagring av sikrede data i det beskyttede lager M etter at sikringen er støpt, og likevel forhindrer endring av innholdet i lageret M.

Innenfor det sikrede område 11 på kretsbrikken inneholder anordningen i fig. 2 et lager M, et slettbart lager 52, slik som en EPROM eller EEPROM (elektrisk slettbar ROM), en logisk lagerstyringskrets 54, en klarsignalkrets 55, et verneelement 56 og en anordning 58 for endring av vernet. Lagerstyringskretsen 54 har en OG-port 60 og et antall N tilkoblinger som omfatter ledninger og invertorer 62, og som forbinder OG-porten 60 med det slettbare lager 52. Invertorene 62 er innkoblet mellom utvalgte inntak til OG-porten 60 og utvalgte lagerposisjoner i det slettbare lager 52, slik at det i det slettbare lager 52 fastlegges et forutbestemt datamønster som må være tilstede for at OG-porten 60 skal kunne aktiveres.

Lageret M har flere lagerposisjoner, hvorav en forutbestemt posisjon er beregnet på lagring av sikrede data som ikke skal kunne endres. Klarsignalkretsen 55 gjør det mulig å lagre et datamønster i det slettbare lager 52 når et skrivesignal som aktiverer klarsignalkretsen 55 tilføres på en linje 63. Lagerstyringen 54 kobler lageret M til det slettbare lager 52 på en slik måte at den, som reaksjon på et skrivesignal på linjen 64 til OG-porten 60, bevirker at data lagres i den forutbestemte posisjon i det første lager M når det slettbare lager 52 inneholder et forutbestemt datamønster. Innholdet i detslettbare lager 52 kan slettes ved at det ved en slette-tilkoblingskontakt 66 som ligger utenfor det sikrede område 11 på brikken, gis et "slette"-styresignal.

Verneelementet 56 har en innledende og en irreversibel endret tilstand. Anordningen 58 for endring av vernet er tilkoblet verneelementet 56 for irreversibelt å endre verne-elementets tilstand som reaksjon på et forutbestemt styresignal mottatt på en linje 67 fra en tilkoblingskontakt 68 som ligger utenfor det sikrede område 11. Alternativt kan styresignalet på linjen 67 mottas fra en tilkoblingskontakt (ikke vist) som befinner seg innenfor det sikrede område 11.

Et datamønster som frembringes ved en data-tilkoblingskontakt 69 tilføres det slettbare lager gjennom en OG-port 57. Denne OG-port 57 har et inntak knyttet til verneelementet 56, slik at det bare er mulig å skrive inn data i det slettbare lager 52 mens verneelementet 56 er i sin innledende tilstand. Verneelementet 56 er tilkoblet klarsignalkretsen 55 på en slik måte at det forutbestemte datamønster bare kan lagres i det slettbare lager 52 før tilstanden til verneelementet 56 blir irreversibelt endret.

Det er påkrevd at den slettbare lagerkapasitet er på et antall N biter. Under støpingen lastes det forutbestemte mønster av enere og nuller som tilsvarer mønsteret av invertorer 62 som forbinder det slettbare lager 52 med OG-porten 60, inn i det slettbare lager 52 slik at OG-porten 60 kan formidle et "skrive"-styresignal på linjen 64 til lageret M. Når det forutbestemte mønster av enere og nuller er lastet inn i det slettbare lager 52, endres irreversibelt tilstanden til verneelementet 56 slik at det forutbestemte mønster ikke kan bli endret. Fra nå av kan behandlingen og pakkingen av den integrerte

kretsbrikke fortsette, såsant de avsluttende behandlings- og pakketrinn ikke ødelegger

i det lagrede forutbestemte mønster i det slettbare lager 52.

Etter at brikken er sendt til en frittstående produsent kan sikrede data lagres i det beskyttede lager M, fordi det forutbestemte mønster lagret i det slettbare lager 52

stemmer overens med det forutbestemte mønster som utgjøres av den faste lednings-

5føring av invertorene 62 i lagerstyringskretsen 54. Såsnart de sikrede data er lagret i det beskyttede lager M, tilføres et "slette"-signal til slette-kontakten 66 for å slette innholdet av det slettbare lager 52 og derved forhindre endring av de sikrede data lagret i det beskyttede lager M.

o Et ledende lag CN2 skjermer lageret M, det slettbare lager 52, lagerstyringskretsen 54,

klarsignalkretsen 55 og verneelementet 56 fra direkte adgang utenfra. Det sikrede område 11 av kretsbrikken utgjøres av det område av brikken som er dekket av det ledende lag CN2.

is Denne teknikk gjør at anordningen i fig. 2 er sikret mot ethvert inngrep, unntatt fra en ekstremt presis røntgenstråle eller andre kompliserte midler som fra fjernt hold kan

brukes til å omprogrammere det slettbare lager 52 igjennom brikkens tildekkende lag. Sikkerheten ved denne teknikk bygger på det faktum at det er vanskelig fra fjernt hold å omprogrammere innholdet i en EEPROM eller EPROM, eller å gjeninnkoble en sikring som er røket. Selv om en kraftig, samlet eller spredt røntgenstråle, eller andre midler, vil kunne gi uregelmessig omforming av innholdet i en EEPROM eller EPROM, vil en angriper måtte gjøre adskillige gjentatte forsøk for å oppnå det aktiverende mønster.

Sikkerhetshensyn kan likevel gjøre det påkrevd at cellene i (E)EPROM'en utføres for å forspennes til en bestemt tilstand, f.eks. forspennes til et foretrukket mønster bestående av bare enere, eller bare nuller. En spredt stråle vil da med stor sannsynlighet påvirke innholdet i retning av det foretrukne mønster i stedet for det forutbestemte mønster som gjør det mulig å lagre data i lageret M. Sikkerheten kan også bedres ved å bruke et lengre forutbestemt mønster med et større antall N biter.

Lageret M, det slettbare lager 52, OG-porten 60 og klarsignalkretsen 44 er alle tilkoblet det andre ledende lag CN2 slik at de tilføres effekt ved hjelp av et effektsignal som føres av det ledende lag CN2.

Den teknikk som her er beskrevet og som dekker beskyttede datalagre og behandlende elementer på en integrert kretsbrikke med et ledende lag som både skjermer disse kretselementer fra innsyn og som til disse kretser fører et forutbestemt signal som er vesentlig for deres funksjon, som f.eks. et effektsignal, er også emnet i en annen på samme dag og fra samme søker innlevert patentsøknad, nemlig søknad nr. 1990 0114, med tittel "Integrert kretsbrikke med ledende skjerming".

Claims (4)

1. Integrert kretsbrikke (10) utført for å hindre endring av sikrede data lagret i en forutbestemt posisjon i et lager (M) på brikken, og som omfatter: - et lager (M) for i en forutbestemt posisjon å lagre sikrede data som ikke skal kunne endres, og - en logisk lagerstyringskrets (38) tilkoblet nevnte lager og innrettet for å bevirke at data blir lagret i lageret, karakterisert vedat kretsbrikken omfatter: - et verneelement (42) med en innledende tilstand og en irreversibel endret tilstand, - utstyr (44) tilkoblet nevnte verneelement for irreversibelt å endre verneelementets tilstand som reaksjon på et forutbestemt styresignal (48), og - utstyr (40) tilkoblet nevnte verneelement og lagerstyringskrets for å overvåke verneelementets tilstand og for, etter at verneelementets tilstand er blitt irreversibelt endret, å hindre lagerstyringskretsen fra å bevirke at data blir lagret i lageret når den forutbestemte posisjon i lageret adresseres.

2. Integrert kretsbrikke (10) som angitt i krav 1, karakterisert vedat lagerstyringskretsen (38) er tilkoblet en adressebuss (46) for å bevirke lagring av data i posisjoner i lageret (M) angitt ved hjelp av adressesignaler frembragt på adressebussen og at nevnte overvåkings- og sperreutstyr (40) omfatter en dekoder tilkoblet adressebussen for å overvåke nevnte adressesignals tilstand og hindre lagerstyringskretsen fra å bevirke at data blir lagret i den forutbestemte lagerposisjon etter at tilstanden av verneelementet (42) er blitt irreversibelt endret, når den forutbestemte lagerposisjon angis av et adressesignal på adressebussen.

3. Kretsbrikke som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert vedat den også omfatter utstyr (CN2) for å skjerme nevnte lager, lagerstyringskrets, overvåkings- og sperreutstyr (40) samt nevnte verneelement mot direkte adgang utenfra.

4. Kretsbrikke som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert vedat den også omfatter utstyr (CN2) for å skjerme nevnte lager mot innsyn.