TWI504909B - 利用ｍｅｍｓ執行ｉｃ功能的非破壞性及安全停用之開關及其方法 - Google Patents

利用ｍｅｍｓ執行ｉｃ功能的非破壞性及安全停用之開關及其方法 Download PDF

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Description

利用MEMS執行IC功能的非破壞性及安全停用之開關及其方法
本發明係關於積體電路(IC)，尤其係關於執行IC功能的非破壞性及安全停用之結構及方法。
已知有許多解決方案能夠關閉積體電路(IC)的所有或部分功能，一種已知的解決方案牽涉到軟體方式，其中例如電腦程式停用IC，直到特殊資料序列已經透過該電腦程式輸入IC。另一種關閉IC的已知解決方案牽涉到硬體方式，其中例如在IC內嵌入保險絲並且可熔斷來停用IC。第三種已知解決方案為在IC內嵌入電可抹除隨機存取記憶體(random-access memory，RAM)。
不過，這些已知解決方案之每一者都有竄改或永久停用IC的缺點。例如：若電腦程式已遭發覺、侵入與竄改，或若電腦程式與該晶片之間的加密通訊已遭截獲、解密與竄改，則使用該軟體方式的晶片可能會失效。運用該硬體方式的IC會在例如保險絲熔斷停用IC時永久停用，使得IC停擺。使用多個保險絲可讓IC多次停用，但是此方法也會佔用大量IC空間，並且仍舊無法避免長期的IC用久停用。在其他硬體導向範例中，若暫存器遭發覺並且該等暫存器內儲存狀態遭竄改，則使用暫存器並不安全。最後，例如電可抹除RAM可能受到高輻射環境以及阿爾發粒子的影響。
因此，本技術存在對於克服上述缺陷與限制之需求。
在本發明的第一態樣中，一種用於啟用非破壞性與安全停用與重新啟用積體電路(IC)的結構包括一微電機結構(MEMS)，其初始設定為一晶片啟用狀態。該結構也包括一啟動電路，可根據該IC的一已偵測預定情況，操作設定該MEMS裝置為一錯誤狀態。該MEMS裝置在該錯誤狀態時，停用該IC。
在本發明的另一個態樣中，一種用於啟用非破壞性與安全停用與重新啟用一IC的方法包括將一MEMS初始設定為一晶片啟用狀態。該方法也包括根據該IC的一已偵測預定情況，將該MEMS裝置設定為一錯誤狀態。該MEMS在該錯誤狀態時，停用該IC。
在本發明的又另一個態樣中，一種用於啟用非破壞性與安全停用與重新啟用一IC的方法包括將一MEMS初始設定為一晶片啟用狀態，並接收指出該IC的一已偵測預定情況之一情況通知信號。該方法也包括根據該情況通知信號，將該MEMS設定為一錯誤狀態，其中該MEMS在該錯誤狀態時停用該IC。將一覆載信號主張至該MEMS與一啟動電路中至少一者。該MEMS根據該覆載信號重設為該晶片啟用狀態，其中該MEMS在該晶片啟用狀態時重新啟用該IC。
本發明係關於積體電路(IC)，尤其係關於執行IC功能的非破壞性及安全停用之結構及方法。尤其是，本發明指出一種監控IC活動的結構，用於預定情況並運用微電機結構(MEMS)，提供一種安全、非破壞性並且輻射硬化的機構，在偵測到前述情況之一者時，停用該IC的功能。此外，該結構提供一種安全方法，來重設該MEMS並且重新啟用該IC的功能。
在實施當中，本發明的該結構包括一MEMS以及MEMS控制邏輯，其接收一信號，指出已經偵測到預定情況。在具體實施例內，偵測到該預定情況時，該MEMS可停用該IC。該預定情況可包括例如偵測到未授權的活動。在具體實施例內，本發明可包括一種在該IC已停用並且拆除電源時保留記憶的記憶體。
在操作上，偵測到一預定情況時，該MEMS移動至錯誤狀態，將該IC的功能停用。但這有其優點，在該預定情況時間經過之後，或透過事件的重新啟動程序，該MEMS可回到啟動該IC功能的狀態。在具體實施例內，這可由將該IC的外部接腳通電來執行，或透過該接腳傳輸一覆載信號給該MEMS及/或該MEMS控制邏輯來執行。為了提供該覆載信號，例如該接腳可放置在另一IC的特殊插座內，或依照設備探測。
這優點在於，本發明允許用安全的方式將IC停用，之後重新啟用，而不允許未授權使用者控制該MEMS。另外，本發明允許不需永久停用一IC，就可停用並且之後重新啟用該IC。此外，例如本發明運用不受高輻射環境以及阿爾發粒子影響的MEMS，並且運用輻射硬化的IC。另外，本發明的結構與其他更具破壞性的結構比較起來，增加可用的晶片空間給其他使用者，並且因為該MEMS可用非破壞性方式開啟與關閉，所以可用無時間限制的方式停用IC功能。
圖1A為根據本發明態樣包括在一晶片啟用狀態下的一MEMS 105之一結構100的一個示範圖解。尤其是，MEMS 105的狀態與IC的狀態有關，並且該晶片啟用狀態指出該IC在作用狀態下。在具體實施例內，MEMS 105可為可為一懸臂樑、一旋轉齒輪(圖2A至圖2B)或本技術已知可在不同狀態之間切換的任何其他MEMS裝置。在具體實施例內，MEMS 105可為主動式或被動式MEMS，並且可在供電或不供電的情況下移動。
結構100另包括一啟動電路110以及一覆載電路115。在具體實施例內，啟動電路110可包括一MEMS控制模組120、包括一記憶體或電路125B的一情況偵測模組125A、一反向閘130、一AND閘135以及一OR閘140。根據本發明的態樣，以及底下更詳細的討論，啟動電路110可操作來啟動(例如移動)MEMS 105。在具體實施例內，覆載電路115可包括一輸入/輸出(I/O)焊墊或接腳155以及一靜電放電(electrostatic discharge，ESD)模組160。根據本發明的態樣，以及底下更詳細的討論，覆載電路115可操作來覆載(例如重設)MEMS 105的啟動。在具體實施例內，結構100可實施於該相關IC內(例如內嵌在該IC內)，或實施於該IC之外(例如當成單獨結構或電路)，以根據本發明態樣控制該IC。
在具體實施例內，MEMS控制模組120可控制MEMS 105，尤其是MEMS 105的動作。MEMS控制模組120與MEMS 105可位於電壓島165內，在此除了來自電源供應器170的電源供應電壓Vdd 以外，全都與接收電壓隔離。在具體實施例內，電源供應器170可實施於結構100內或相關IC內。MEMS控制模組120可將電源供應電壓Vdd 連接至MEMS 105。
在該晶片啟用狀態下，MEMS 105在電源供應器170、MEMS控制模組120與部件175之間提供一封閉電路。尤其是在該晶片啟用狀態下，電源供應電壓Vdd 傳輸通過MEMS 105到達部件175，當成一晶片狀態信號(「晶片狀態」)，指出MEMS 105在該晶片啟用狀態下並且該相關IC在作用狀態下。在具體實施例內，部件175可包括該IC或另一IC的至少一電路或模組，並且該晶片狀態信號將該IC在該作用狀態下指出給該IC或該另一IC的該至少一電路。在具體實施例內，部件175可包括與結構100相同的另一結構。
在該晶片啟用狀態下，該晶片狀態信號也透過一回饋迴路180，尤其是連接MEMS 105至啟動電路110的線路，在該等部件之間形成一封閉電路，來傳輸通過MEMS 105至啟動電路110。在啟動電路110內，該晶片狀態信號輸入至AND閘135內。在具體實施例內，一情況通知信號(「情況通知」)也可透過反向閘130輸入至AND閘135。一開始，情況偵測模組125A將該情況通知信號設定為一低邏輯電壓位準信號(例如一個二進位0信號)。在具體實施例內，情況偵測模組125A可如所示實施於結構100內，在該IC內但是在結構100之外，或在另一IC之內。
利用將該信號輸入反向閘130，該低情況通知信號會反向成為高邏輯電壓位準信號(例如一個二進位1信號)，並用該晶片狀態信號輸入進入AND閘135。這造成一高邏輯電壓位準信號輸入進入OR閘140以及進入MEMS控制模組120。該高邏輯電壓位準信號指出該IC應該有作用給MEMS控制模組120，因此確定MEMS 105在該晶片啟用狀態下。
圖1B為根據本發明態樣之MEMS 105在一錯誤狀態下的示範圖解。尤其是，該錯誤狀態指出該IC在已停用或非作用狀態下。在該錯誤狀態下，MEMS 105移動至關於部件175和啟動電路110的開放位置。也就是，MEMS 105在電源供應器170、MEMS控制模組120、部件175與啟動電路110之間不提供一封閉電路。
因此，不再傳輸電源供應電壓Vdd 通過MEMS 105至部件175和啟動電路110當成該晶片狀態信號，而是該晶片狀態信號透過下拉機構185設定為低邏輯電壓位準信號，其傳輸至啟動電路110來維持該晶片狀態信號在低位準，並且也輸出至部件175，指出MEMS 105在該錯誤狀態下並且該IC在該停用狀態下給部件175。例如：部件175可包括該IC內的電路，根據該低晶片狀態信號確實停用該IC及/或其功能。在另一範例中，部件175可為另一IC，其包括與結構100相同的結構，以根據該低晶片狀態信號將其MEMS移動進入一錯誤狀態。
情況偵測模組125A將該情況通知信號(例如一錯誤信號)設定至高邏輯電壓位準信號時，開始移動MEMS 105進入該錯誤狀態的處理。該情況通知信號可根據許多預定情況來設定，將觸發該IC進入停用狀態。例如在具體實施例內，情況偵測模組125A偵測到該IC上有例如任何下列無限制情況之情況時，可將該情況通知信號設定為高位準：
-　違反版權；
-　連線至未授權的網路；
-　使用者多次輸入不正確的驗證資訊(例如使用者名稱與密碼)；
-　違反安全性；
-　逾時機制；
-　由於事件(例如地震)而需要關閉硬碟；
-　電源中斷；及/或
-　靜電放電(ESD)事件(例如瞬間、非所要電流)。
在具體實施例內，與結構100相同的另一結構可設定該情況通知信號，而非由情況偵測模組125A設定，例如：該另一結構可輸出其晶片狀態信號，當成結構100內的該情況通知信號。在此情況下，該另一結構的該晶片狀態信號可指出，該另一結構的該MEMS位於一錯誤狀態下(例如一情況)，因此結構100的MEMS 105也應該在該錯誤狀態下。
在具體實施例內，情況偵測模組125A可包括記憶體或電路125B，其可由使用者程式編輯來包括該預定情況，例如將該情況通知信號設定為高位準的上述情況。此外，記憶體或電路125B可用於儲存例如該晶片狀態信號、該情況通知信號以及即使該IC停用及/或電源中斷時需要維持的其他資料。
該情況通知信號因為該已偵測情況之一者而設定為高位準時，則在反向閘130上將該高情況通知信號反向，並且AND閘135透過OR閘140輸出一低邏輯電壓位準信號或啟動信號(「啟動」)至MEMS控制模組120。因此，來自OR閘140的低邏輯電壓位準信號指出已經發生的一種情況(例如使用者違反版權)給MEMS控制模組120，並且應該停用該IC及/或其功能。在這種情況下，MEMS控制模組120將MEMS 105移動(例如啟動)至關於部件175和啟動電路110的該錯誤狀態，例如一開放位置。請注意，在此停用處理期間，該覆載信號並未啟動，並且對OR閘140的另一輸入透過下拉機構190維持在低邏輯電壓位準。
有利的是，MEMS 105可由構成覆載電路115的I/O焊墊或接腳155以及ESD模組160重設，例如移動進入該晶片啟用狀態。尤其是在具體實施例內，I/O接腳155可為該IC的外部接腳，裝配入另一IC的插座。在具體實施例內，I/O接腳155可主張重設MEMS 105的一覆載信號(「覆載(override)」)。
在具體實施例內，該IC連接至另一IC的插座，允許主張一覆載信號時，I/O接腳155可重設MEMS 105。該覆載信號可通過OR閘140和MEMS控制模組120傳輸至MEMS 105，使得MEMS 105實際上移動回到該晶片啟用狀態。或者，I/O接腳155可連接至MEMS控制模組120，並且可傳輸該覆載信號(例如一高邏輯電壓位準信號)至MEMS控制模組120，將MEMS 105重設。為了安全起見，I/O接腳155可在內部(例如該IC內)，及/或除了透過特殊設備及/或另一IC的特殊插座以外無法從外部竄改。
在具體實施例內，I/O接腳155可接收來自該IC內部件，例如該IC的記憶體及/或處理器的該覆載信號。用於供應該覆載信號的該等部件及方法可取決於該IC的安全需求。在具體實施例內，覆載電路115可包括一計時器，針對一預定時間週期及/或直到事件發生，延遲MEMS 105的重設(例如電壓島165的重新啟動)。此計時器可例如整合在MEMS控制模組120內。在操作上，已主張該覆載信號時，MEMS 105移動回該晶片啟用狀態或關於部件175和啟動電路110的該封閉位置，並且恢復該IC的正常功能。
在具體實施例內，ESD模組160可保護I/O接腳155及/或OR閘140，避免I/O接腳155上的該IC內產生ESD事件。例如：在不想改變的情況下，ESD事件可造成該晶片狀態信號、該情況通知信號及/或該覆載信號改變，因而MEMS 105改變。因此ESD模組160可保護結構100避免ESD事件期間該晶片狀態信號、該情況通知信號及/或該覆載信號內的錯誤。例如若在I/O接腳155上有ESD事件，則ESD模組160可將電流從I/O接腳155轉至接地，避免ESD事件錯誤地改變MEMS 105的情況。ESD模組160也可保護結構100的部件(例如OR閘140)，避免因為ESD事件受損。
圖2A為根據本發明態樣包括在一晶片啟用狀態下的一MEMS 205之一結構200的另一個示範圖解。該晶片啟用狀態指出關於MEMS 205的一IC在作用狀態下。在具體實施例內，MEMS 205可為旋轉齒輪，並且在關於部件210的封閉位置上。因此，MEMS 205與部件210形成一封閉電路，並且將一晶片狀態信號(「晶片狀態」)傳輸至部件210，指出MEMS 205在該晶片啟用狀態下並且該IC在該作用狀態下給部件210。
圖2B為根據本發明態樣之圖2A中該MEMS 205在一錯誤狀態下的示範圖解。該錯誤狀態指出該相關IC在已停用狀態下。MEMS 205移動進入關於部件210的開放位置，因而不再與部件210形成封閉電路，並且傳輸該晶片狀態信號至部件210。反而該晶片狀態信號透過下拉機構215設定為低邏輯電壓位準信號，指出MEMS 205在該錯誤狀態下並且該IC在該停用狀態下給部件210。在具體實施例內，部件210可包括該IC的電路，其根據該低晶片狀態信號停用該IC及/或其功能。
圖3為根據本發明態樣操作一MEMS(例如圖1內的MEMS 105)的處理之示範流程圖300。在步驟305上，該處理開始。在步驟310上，一啟動電路(例如啟動電路110)及/或一覆載電路(例如覆載電路115)設定該MEMS為一晶片啟用狀態，以及關於一部件(例如部件175)與該啟動電路的一封閉位置。在步驟315上，該啟動電路接收來自一情況偵測模組(例如情況偵測模組125A)或另一IC的高情況通知信號，例如：該情況偵測模組偵測到一使用者違反版權時，可觸發該高情況通知信號。
在步驟320上，該啟動電路設定該MEMS為一錯誤狀態，以及關於該部件與該啟動電路的一開放位置。在步驟325上，該覆載電路主張一覆載信號至該MEMS及/或一MEMS控制模組(例如MEMS控制模組120)之上，例如：I/O接腳(例如I/O接腳155)插入另一IC的一插座時，則其可主張該覆載信號。然後處理回到步驟310。
此處所使用的術語僅為說明特定具體實施例之用，並不欲用於限制本發明。如此處所使用，除非該上下文有明確指示，否則該等單數形式「一」(a、an)和「該」(the)也包含該等複數形式。吾人將更瞭解，說明書中使用的術語「包含」(comprises及/或comprising)指明所陳述的特徵、整體、步驟、操作、元件及/或部件的存在，但是不排除還有一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、部件及/或其群組的存在或添加。
對應的結構、材料、動作以及所有裝置或步驟的同等項，加上以下申請專利範圍內的功能元件(若適用的話)，都包含用來執行該功能結合特別主張的其他主張元件之任何結構、材料或動作。本發明的描述已經為了例示與描述的目的而呈現，但非要將本發明毫無遺漏地限制在所揭示之形式中。在不脫離本發明之範疇與精神的前提下，本技術之一般技術者將瞭解許多修正例以及變化例。具體實施例經過選擇與說明來最佳闡述本發明原理與實際應用，並且以許多具體實施例讓其他一般技術人士可了解適合於所考量之特定用途的各種修正例。因此，雖然本發明已藉由具體實施例做過說明，所以精通此技術的人士就能了解到，在不悖離後附申請專利範圍的精神與範疇內可對本發明進行修改。
100．．．結構
105．．．MEMS(微電機結構)
110．．．啟動電路
115．．．覆載電路
120．．．MEMS控制模組
125A．．．情況偵測模組
125B．．．記憶體或電路
130．．．反向閘
135．．．AND閘
140．．．OR閘
155．．．輸入/輸出(I/O)焊墊或接腳
160．．．靜電放電(ESD)模組
165．．．電壓島
170．．．電源供應器
175．．．部件
180．．．回饋迴路
185．．．下拉機構
190．．．下拉機構
200．．．結構
205．．．MEMS
210．．．部件
215．．．下拉機構
300．．．流程圖
利用本發明示範具體實施例的非限制範例，參考提及的許多圖式，從上面詳細說明中描述本發明。
圖1A為根據本發明態樣包括在一晶片啟用狀態下的微電機結構(MEMS)之一結構的示範圖解；以及
圖1B為根據本發明態樣之圖1A中該MEMS在一錯誤狀態下的示範圖解；
圖2A為根據本發明態樣包括在一晶片啟用狀態下的一MEMS之一結構的另一個示範圖解；
圖2B為根據本發明態樣之圖2A中該MEMS在一錯誤狀態下的示範圖解；以及
圖3為根據本發明態樣操作一MEMS的處理之示範流程圖。
100．．．結構
105．．．MEMS(微電機結構)
110．．．啟動電路
115．．．覆載電路
120．．．MEMS控制模組
125A．．．情況偵測模組
125B．．．記憶體或電路
130．．．反向閘
135．．．AND閘
140．．．OR閘
155．．．輸入/輸出(I/O)焊墊或接腳
160．．．靜電放電(ESD)模組
165．．．電壓島
170．．．電源供應器
175．．．部件
180．．．回饋迴路

Claims (13)

  1. 一種用於啟用一積體電路(IC)的非破壞性與安全停用以及重新啟用之結構，包括：一微電機結構(MEMS)，初始設定為一晶片啟用狀態；以及一啟動電路，其可根據該IC的一已偵測預定情況，操作來設定該MEMS裝置為一錯誤狀態，其中該MEMS裝置在該錯誤狀態時，停用該IC；其中該啟動電路可操作來：接收一情況通知信號，其指出該IC的該已偵測的預定情況；以及根據該情況通知信號將該MEMS設定為該錯誤狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項之結構，另包括一覆載電路，可操作來主張一覆載信號到該MEMS與該啟動電路的至少一者，其中該MEMS根據該覆載信號重設為該晶片啟用狀態，並且該MEMS在該晶片啟用狀態時重新啟用該IC。
  3. 如申請專利範圍第2項之結構，其中該覆載電路包括：該IC的一接腳，可操作來主張該覆載信號到該MEMS與該啟動電路的該至少一者，其中另一IC的一插座可操作來與該接腳裝配，並且允許該覆載信號主張至該接腳。
  4. 如申請專利範圍第2項之結構，其中： 該MEMS包含在一電壓島內，其接收該晶片啟用狀態下的一電源供應電壓；以及該覆載電路包括一計時器，用於針對一預定時間週期與直到一事件發生的至少一者，延遲該電壓島的一重新啟動。
  5. 如申請專利範圍第2項之結構，另包括一靜電放電(ESD)模組，其保護該結構避免一ESD事件期間一晶片狀態信號、該情況通知信號與該覆載信號內的錯誤。
  6. 如申請專利範圍第1項之結構，其中該啟動電路包括一記憶體，其可操作來儲存該IC將該MEMS設定為該錯誤狀態的至少一預定情況。
  7. 如申請專利範圍第1項之結構，其中該啟動電路產生一晶片狀態信號，指出該MEMS是否為該晶片啟用狀態與該錯誤狀態之一者，並且輸出該晶片狀態信號給該IC、該IC內一電路以及另一IC中至少一者。
  8. 一種用於啟用一積體電路(IC)的非破壞性與安全停用以及重新啟用之方法，包括：初始設定一微電機結構(MEMS)為一晶片啟用狀態；以及根據該IC的一已偵測預定情況，將該MEMS裝置設定為一錯誤狀態，其中該MEMS為該錯誤狀態時，停用該IC；其中該方法更包括： 接收一情況通知信號，其指出該IC的該已偵測的預定情況；以及根據該情況通知信號，將該MEMS設定為該錯誤狀態。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，另包括：將一覆載信號主張至該MEMS與一啟動電路的至少一者；以及根據該覆載信號將該MEMS重設為該晶片啟用狀態，其中該MEMS為該晶片啟用狀態時重新啟用該IC；或另包括允許一覆載信號主張至要與另一IC的一插座裝配的該IC之一接腳上；或另包括保護避免一ESD事件期間一晶片狀態信號、該情況通知信號與該覆載信號內的錯誤；或其中：該MEMS包含在一電壓島內，其接收該晶片啟用狀態下的一電源供應電壓；以及該MEMS的該重設包括針對一預定時間週期與直到一事件發生的至少一者，延遲該電壓島的一重新啟動。
  10. 如申請專利範圍第8項之方法，儲存該IC將該MEMS裝置設定為該錯誤狀態的至少一預定情況。
  11. 如申請專利範圍第8項之方法，另包括：產生一晶片狀態信號，指出該MEMS是否為該晶片啟用狀態與該錯誤狀態之一者；以及將該晶片狀態信號輸出至該IC、該IC內一電路與另一IC的至少一者。
  12. 一種用於啟用一積體電路(IC)的非破壞性與安全停用以及重新啟用之方法，包括：初始設定一微電機結構(MEMS)為一晶片啟用狀態；接收一情況通知信號，其指出該IC的一已偵測的預定情況；根據該情況通知信號，將該MEMS設定為一錯誤狀態，其中該MEMS在該錯誤狀態時停用該IC；將一覆載信號主張至該MEMS與一啟動電路的至少一者；以及根據該覆載信號將該MEMS重設為該晶片啟用狀態，其中該MEMS為該晶片啟用狀態時重新啟用該IC。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，另包括允許一覆載信號主張至要與另一IC的一插座裝配的該IC之一接腳上；或另包括：產生一晶片狀態信號，指出該MEMS是否為該晶片啟用狀態與該錯誤狀態之一者；以及將該晶片狀態信號輸出至該IC、該IC內一電路與另一IC 的至少一者；或另包括保護避免一ESD事件期間該晶片狀態信號、該情況通知信號與該覆載信號內的錯誤。
TW100141578A 2010-12-10 2011-11-15 利用ｍｅｍｓ執行ｉｃ功能的非破壞性及安全停用之開關及其方法 TWI504909B (zh)

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