СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИДЕНТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ В ПАРТИИ ОДНОТИПНЫХ МИКРОСХЕМ Российский патент 2015 года по МПК G01R31/30 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области электронной техники, а именно к способу контроля однородности (одинаковости) изделий в партии однотипных микросхем, в частности микросхем высокой степени интеграции с предварительно записанной программой работы или возможностью записи такой программы (программируемые логические интегральные схемы, микроконтроллеры, микропроцессоры, микросхемы памяти). На основании результатов такого контроля можно судить о подлинности изделий и отсутствия «лишних» программных модулей в отдельных изделиях партии.

Уровень техники

Стандартным путем исследования партии приборов является разборка и полный анализ одного или нескольких образцов из партии и попытка сравнить остальные образцы с исследованными, принимаемыми за эталон. Методы являются, как правило, разрушающими - по крайней мере, нарушается целостность корпуса. На настоящее время единственным методом, который позволяет исследовать внутреннее строение радиоэлектронного устройства без вскрытия корпуса, является рентгеновская томография [1-2]. Этому методу присущи два основных недостатка. Во-первых, дорогостоящее громоздкое оборудование, требующее защиты персонала от рентгеновского излучения, во-вторых, возможность с помощью специальных «закладок» в приборе устанавливать факт такого высокоэнергетического исследования и осуществлять соответствующее программное противодействие самому исследовательскому процессу.

Кроме того, пространственное разрешение такого метода плохо подходит к анализу микросхем с субмикронными размерами топологии. Естественно возникает задача поиска альтернативных методов исследования приборов в корпусе. Кроме того, использование рассеивающих или рентгено-контрастных материалов в конструкции микросхемы позволяет маскировать внедренные элементы и в случае невозможности разборки блока обнаружить данные элементы (с помощью рентгеновской томографии) затруднительно.

Из существующего уровня техники также известно высокочастотное навязывание или интермодуляционное излучение с выходным сигналом в узком диапазоне около одной фиксированной частоты и выделение в анализируемом сигнале полезной информации, как правило речевой информации [3]. Недостатком данного подхода является ограниченная функциональность, т.к. система настроена на заранее определенный вид информации. Известны методы контроля содержимого ячеек памяти полуинвазивными методами [4] с использованием растрового электронного микроскопа или туннельного микроскопа, но и они требуют как минимум вскрытия корпуса.

Кроме этого из существующего уровня техники известно использование наборов вольт-амперных характеристик между различными выводами микросхемы для выявления поддельных (или подозрительных) электронных компонентов [5].

Наиболее близким к заявленному техническому решению является американский патент US 20120226463 A1 [6], в котором описывается система и метод физического выявления контрафактных микросхем. Для "возбуждения" объекта исследования используется внешний источник. Целью возбуждения является получение электромагнитного излучения, не соответствующего представлению об исследуемом приборе. Такой подход сходен с радионавязыванием [7] и обладает схожими недостатками. Спектр упомянутого ЭМИ исследуется с помощью антенны, применяемой в качестве чувствительного элемента. Недостатком данного технического решения является высокая энергия возбуждающего воздействия, которая может быть обнаружена с помощью пассивных датчиков в исследуемом устройстве с последующим искажением наблюдаемого ЭМИ.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение недостатков прототипа, а именно подтверждение подлинности (контроль однородности) партии приборов (микросхем) неразрушающим низкоэнергетическим методом и осуществление поиска демаскирующих признаков аппаратных и(или) программных (записанных в ячейки памяти при программировании) закладок путем сравнения микросхем в партии.

Данная задача решается за счет заявленного способа контроля идентичности изделий в партии однотипных микросхем на основании контроля электромагнитного сигнала, отличающегося тем, что на один из выводов каждой микросхемы из партии в качестве входного воздействия подается электрический сигнал изменяющейся частоты в диапазоне от 1 ГГц до 10 ГГц, снимаются частотные характеристики выходного контрольного электромагнитного сигнала с другого вывода микросхемы и частотные характеристики отраженного сигнала от упомянутых использующихся входного и выходного выводов; полученные частотные характеристики для различных микросхем сравниваются между собой и на основании этого контроля делается заключение об идентичности микросхем в партии при совпадении полученных характеристик для исследованных микросхем

Раскрытие изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают способ, устройство и систему для эффективного подтверждения однородности микросхем в рамках одной партии.

Вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает подтверждение подлинности микросхемы с помощью набора частотных характеристик (радиопортрета), который включает:

выбор эталонного устройства из партии;

детальное изучение внутренней структуры устройства с помощью разрушающего исследования, подтверждение его подлинности на основе внутренних характеристик;

получение радиопортретов для других приборов из партии;

сравнение радиопортретов с радиопортретами всех приборов из партии.

В качестве устройства для получения характеристик, составляющих радиопортрет, может выступать векторный анализатор спектра, тогда радиопортерт формируется как совокупная матрица измерений S-параметров, получаемых при измерении между различными выводами прибора, причем геометрически предпочтительно измерение по направлению между выводами, которые обеспечивают прохождение посылаемого сигнала через прибор по одному из наибольших геометрических измерений.

В качестве режима измерения может быть выбран режим, в котором на микросхему подается питающее напряжение, указанное в сопроводительной документации на микросхему.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является подтверждение однородности партии приборов без разрушения всех приборов партии с помощью низкоэнергетического воздействия на основе различия, вызываемого паразитными явлениями, обусловленными наличием отличающихся цепей на пути прохождения сигнала, причем время на исследование значительно меньше времени исследования электрических параметров или функционального контроля прибора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

Фиг.1 - основные этапы, описывающие способ контроля идентичности изделий в партии однотипных микросхем,

Фиг.2 - общая схема измерения характеристик тестового сигнала,

Фиг.3 - схема измерения электрических параметров микросхемы, частично иллюстрирующая способ контроля однородности партии,

Фиг.4 - графики амплитудно-частотной и входных характеристик между выбранными входом и выходом микросхемы до программирования внутренней структуры и после программирования.

Подробное описание изобретения.

Фиг.1 частично иллюстрирует последовательность действий, необходимых для проведения проверки однородности партии полупроводниковых приборов, и включает в себя следующие этапы:

Этап 101 - выбор эталона, получение характеристик однородности с помощью варианта оборудования для проведения измерений;

Этап 102 - детальное изучение эталона, подтверждение правильности его структуры и функций с помощью подробного анализа;

Этап 103 - проведение измерений других изделий из партии однотипных микросхем по аналогичной с эталоном программе измерений;

Этап 104 - сравнение полученных измерений с эталонными;

Этап 105 - классификация изделий по полученным наборам измерений на идентичные и неидентичные.

Фиг.2 иллюстрирует основные характеристики проходящего и отраженного сигнала, позволяющие анализировать возникновение внутренних паразитных эффектов.

Фиг.3 описывает вариант получения параметров исследуемой микросхемы (1 на фиг.3) на примере измерения характеристик с помощью векторного анализатора (2 на фиг.3), причем для соединения с упомянутой микросхемой используется кабельное соединение (3, 4 на фиг.3), оконечными точками в котором выступают векторный анализатор спектра, измеряемая микросхема, помещенная в технологическую оснастку, обеспечивающую соединение с кабелем через высокочастотный разъем.

Фиг.4 представляет графики амплитудно-частотной и входных характеристик между выбранными входом и выходом микросхемы АРА450 (программируемая логическая интегральная схема на основе флеш-памяти) до программирования внутренней структуры (а на фиг.4) и после программирования (б на фиг.4).

Таким образом, заявленное изобретение позволяет достичь поставленной цели и произвести контроль идентичности изделий в партии однотипных микросхем с помощью низкоэнергетического воздействия. При этом возможные различия в измерениях, выходящие за рамки допустимых погрешностей? обусловлены возникновением паразитных явлений в исследуемом изделии, вызванных изменением его структуры.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Computed tomography inspection of electronic devices. Патент US 4852131. МПК H05G 1/60, опубликован 25.07.1989.

2. Вайнберг И.А., Вайнберг Э.И. Компьютерные томографы для неразрушающего контроля и количественной диагностики изделий аэрокосмической промышленности. - Двигатель.- №2(56). - 2008 г. доступно на http://engine.aviaport.ru/issues/56/page19.html.

3. СПОСОБ ЗАЩИТЫ АБОНЕНТСКОГО ТЕЛЕФОННОГО УСТРОЙСТВА ОТ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ. Патент РФ 2216875, МПК H04M 1/68, H04K 1/00, опубликован 20.11.2003.

4. Scorobogatov S., Semi-invasiveattacks. A New Approach to Hardware Security Analysis // Technical Report University of Cambridge, ICAM-CL-TR-630, ISSN 1476-2986, 144p.

5. Обнаружитель контрафактных микросхем на основе ВАХ // Официальная интернет страница SENTRY Counterfeit IC Detector. Доступно на: http://abielectronic.co.uk/Products/SENTRYCounterfeitIC Detector.php. Дата доступа 12.09.13.

6. SYSTEM AND METHOD FOR PHYSICALLY DETECTING COUNTERFEIT ELECTRONICS. Патент US 20120226463, МПК G06F 19/00, опубликован 06.09.2012.

7. Каторин Ю.Ф. и др., Большая энциклопедия промышленного шпионажа. - С.-Петербург: ООО «Издательство Полигон», 2000. - 512 с.

Изобретение относится к области электронной техники. Способ контроля идентичности изделий в партии однотипных микросхем основан на контроле электромагнитного сигнала, причем на один из выводов каждой микросхемы из партии в качестве входного воздействия подается электрический сигнал изменяющейся частоты в диапазоне от 1 ГГц до 10 ГГц, снимаются частотные характеристики выходного контрольного электромагнитного сигнала с другого вывода микросхемы и частотные характеристики отраженного сигнала от упомянутых использующихся входного и выходного выводов, полученные частотные характеристики для различных микросхем сравниваются между собой, и на основании этого контроля делается заключение об идентичности микросхем в партии. Изобретение позволяет произвести контроль идентичности изделий в партии однотипных микросхем с помощью низкоэнергетического воздействия за счет возникающих паразитных явлений в исследуемом изделии, вызванных изменением его структуры. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ контроля идентичности изделий в партии однотипных микросхем на основании контроля электромагнитного сигнала, отличающийся тем, что на один из выводов каждой микросхемы из партии в качестве входного воздействия подается электрический сигнал изменяющейся частоты в диапазоне от 1 ГГц до 10 ГГц, снимаются частотные характеристики выходного контрольного электромагнитного сигнала с другого вывода микросхемы и частотные характеристики отраженного сигнала от упомянутых использующихся входного и выходного выводов; полученные частотные характеристики для различных микросхем сравниваются между собой, и на основании этого контроля делается заключение об идентичности микросхем в партии.

2. Способ по п.1, в котором входной сигнал подается непосредственно на один из присоединительных контактов микросхемы, а выходной сигнал анализируется непосредственно на другом присоединительном контакте.

3. Способ по п.1, в котором сигнал подается непосредственно на входной контакт микросхемы и анализируется через антенну, расположенную вблизи другого выходного контакта.

4. Способ по п.1, при котором выводы, использующиеся для подачи и приема сигнала, максимально удалены друг от друга.

5. Способ по п.1, при котором входной сигнал подается последовательно по крайней мере на два вывода микросхемы.

6. Способ по п.1, при котором анализируется цифровая микросхема большой степени интеграции.

7. Способ по п.1, в котором проводится сравнение с упомянутыми характеристиками эталонного образца (золотого образца по иностранной терминологии) и делается вывод о подлинности микросхем.