專利名稱：包括秘密的子模塊的電子電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子電路，具體來說，本發(fā)明涉及包括秘密的子模塊的電子電路。
數(shù)字電路的子模塊包含諸如密鑰和算法之類的秘密的元件。這些元件在產(chǎn)品的整個(gè)壽命期間(生產(chǎn)、分配、和終端使用)一直都要保密。具體來說，測(cè)試是一個(gè)關(guān)鍵的步驟，因?yàn)槌Ｒ?guī)的測(cè)試技術(shù)允許對(duì)于子模塊操作的模式進(jìn)行外部訪問。這樣的常規(guī)技術(shù)包括結(jié)構(gòu)掃描測(cè)試，所說的結(jié)構(gòu)掃描測(cè)試允許下載電路的所有內(nèi)部寄存器，這樣的常規(guī)技術(shù)還包括類似于功能應(yīng)用的測(cè)試，在所說類似于功能應(yīng)用的測(cè)試中所說的子模塊接收激勵(lì)(例如在操作期間接收)并且輸出對(duì)應(yīng)的信號(hào)，通過連接期望的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)可以揭示關(guān)于這個(gè)子模塊的特別功能的信息。
背景技術(shù)：
在處理傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)掃描測(cè)試時(shí)，要避免出現(xiàn)允許下載所有的電路內(nèi)部寄存器的情況。因此，使用這樣的技術(shù)有可能允許黑客訪問秘密的子模塊的內(nèi)容。關(guān)于類似的功能應(yīng)用的測(cè)試，當(dāng)電路接收它的終端應(yīng)用時(shí)，使電路發(fā)出激勵(lì)。在這種情況下，測(cè)試圖形包含有關(guān)“如何使用秘密的模塊”以及有關(guān)“期望的結(jié)果是什么”這樣的信息。因此至少部分地揭露了它的秘密功能(密鑰)。因此使測(cè)試操作不保秘。
美國(guó)專利申請(qǐng)US2002/0069387描述一種子模塊，例如低保秘水平的子模塊，所說子模塊由確定性邏輯內(nèi)置自測(cè)試(DLBIST)電路進(jìn)行測(cè)試。這樣一種自測(cè)試解碼方案是有益的，因?yàn)樽幽K的自測(cè)試可以減小在復(fù)雜集成電路上進(jìn)行外部測(cè)試所必須的技術(shù)要求。還有，當(dāng)通過常規(guī)的結(jié)構(gòu)掃描測(cè)試來掃描這樣一種電路的時(shí)候，還可能根據(jù)子模塊的性質(zhì)揭露所說的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電路，其中的子模塊在測(cè)試期間至少部分地保密。
本發(fā)明提供一種包括一個(gè)子模塊組件的電子電路，子模塊組件連接到電路的其余部分，所說子模塊組件包括一個(gè)子模塊，所說子模塊用于完成指定的功能并且包括至少一個(gè)掃描鏈；一個(gè)內(nèi)置的自測(cè)試電路，所說自測(cè)試電路包括圖形發(fā)生器，用于在測(cè)試模式中向所說掃描鏈?zhǔn)┘虞斎胄盘?hào)；和信號(hào)特征(signature)寄存器，用于檢查來自掃描鏈的輸出信號(hào)，所說輸出信號(hào)是根據(jù)輸入信號(hào)由子模塊產(chǎn)生的；其中所說掃描鏈與電路的其余部分不連接。
子模塊利用只由組件產(chǎn)生的輸入信號(hào)的這種自測(cè)試使子模塊在測(cè)試期間可以至少部分地保密，由此可以防止輸出信號(hào)到達(dá)電路的其余部分。
這個(gè)解決方案是有益的，因?yàn)榇_定性邏輯BIST技術(shù)不是應(yīng)用到整個(gè)電路上，而是僅應(yīng)用到子模塊上。而且，確定性邏輯BIST技術(shù)不是按照通常的意義使用(即減小測(cè)試成本)，而是使用這種技術(shù)來保證秘密的子模塊的高水平的機(jī)密性。它允許將這個(gè)模塊嵌入較寬的芯片上系統(tǒng)(systen-on-chip)的電路內(nèi)，芯片上系統(tǒng)的電路可以按照通常的一般機(jī)密水平環(huán)境進(jìn)行測(cè)試。
換言之，這個(gè)成本有效的解決方案可以保證秘密的子模塊的內(nèi)容決不會(huì)被讀出，也不能從外部對(duì)其進(jìn)行直接地訪問。
有益地，所說子模塊包括輸入插針，所說輸入插針通過隔離單元與電路的其余部分隔離開，所說隔離單元可以通過電路的其余部分的常規(guī)掃描測(cè)試和子模塊的自測(cè)試這兩者進(jìn)行訪問。
這些特征允許相互連接子模塊和電路的其余部分。
有益地，所說隔離單元適合于防止未知的數(shù)值傳播到信號(hào)特征寄存器。
這些特征可以產(chǎn)生與電路的其余部分兼容的內(nèi)置自測(cè)試的流。
有益地，所說圖形發(fā)生器適合于向子模塊提供測(cè)試圖形，其中不包括來自電路的其余部分的掃描輸入信號(hào)，并且其中專用于向信號(hào)特征分析器傳遞所說掃描輸出信號(hào)。
這些特征允許自測(cè)試所說子模塊。
有益地，所說內(nèi)置自測(cè)試電路是一個(gè)確定性邏輯內(nèi)置自測(cè)試電路，所說圖形發(fā)生器包括
用于產(chǎn)生偽隨機(jī)測(cè)試圖形的裝置；和比特修改電路，適合于轉(zhuǎn)換所說偽隨機(jī)測(cè)試圖形為確定性測(cè)試樣本。
這些特征允許更完整的故障覆蓋范圍。


從下面參照附圖描述的實(shí)施例中，本發(fā)明的這些和其它方面都將變得顯而易見并且得到說明，其中圖1是按照本發(fā)明的電路的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示電路1的示意圖。電路1例如是一個(gè)數(shù)字集成電路，如智能卡、音頻/視頻/廣播存取模塊、SIM(用戶標(biāo)識(shí)模塊)卡、或者類似物。
電路1包括一個(gè)內(nèi)置自測(cè)試和子模塊組件2，內(nèi)置自測(cè)試和子模塊組件2中加入一個(gè)秘密的子模塊4。電路3的其余部分可以是低機(jī)秘水平的，并且包括一個(gè)測(cè)試控制模塊14。內(nèi)置自測(cè)試和子模塊組件2包括秘密的子模塊4，秘密的子模塊4在電路中實(shí)施一種算法，并且通過輸入和輸出插針PI、PO、PIO與電路的其余部分發(fā)生相互作用。重要的是，在電路的服務(wù)壽命期間，其中包括生產(chǎn)、分配、和終端使用期間，這個(gè)算法要保密。具體來說，在測(cè)試期間，要避免子模塊的內(nèi)容以及它對(duì)某些輸入信號(hào)的響應(yīng)可能被任何第三方訪問。
組件2包括一個(gè)內(nèi)置自測(cè)試(或BIST)電路，在這里，內(nèi)置自測(cè)試電路表示為一個(gè)確定性邏輯內(nèi)置自測(cè)試(或DLBIST)電路，當(dāng)然，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以使用任何種類的內(nèi)置自測(cè)試電路。確定性邏輯內(nèi)置自測(cè)試電路包括用于產(chǎn)生到子模塊的測(cè)試圖形的圖形發(fā)生器5、用于檢查來自子模塊的輸出信號(hào)的信號(hào)特征分析器6、和用于控制BIST的操作的BIST控制器7。
BIST的圖形發(fā)生器5包括一個(gè)線性反饋移位寄存器9(或LFSR)，適合于將測(cè)試圖形的偽隨機(jī)序列加到子模塊4上。此外，圖形發(fā)生器5可以包括一個(gè)比特修改電路10、11，適合于修改線性反饋移位寄存器(LFSR)9的輸出，以便將確定性測(cè)試圖形加到子模塊4上。在DLBIST的情況下，這樣一種比特修改電路例如可包括一個(gè)位翻轉(zhuǎn)功能(或BFF)電路10，電路10連接到線性反饋移位寄存器(LFSR)9并且連接到一系列邏輯門11，例如異或門，所說邏輯門連接在線性反饋移位寄存器(LFSR)9的輸出端和子模塊4的輸入端之間。比特修改電路10、11在某些比特位置修改由線性反饋移位寄存器(LFSR)9產(chǎn)生的圖形，所說某些比特位置是由BIST控制器7的狀態(tài)和LFSR9的狀態(tài)這兩者選擇的，從而可以使這些比特位置具有確定性。BFF電路10執(zhí)行迭代算法，迭代算法利用每次迭代增強(qiáng)BFF，以便產(chǎn)生新的確定性圖形，同時(shí)使足以檢測(cè)已檢測(cè)到的故障的某些老的圖形保持不變。
除了自測(cè)試秘密的子模塊4以外，還必須測(cè)試構(gòu)成BIST的電路，并且還可以對(duì)于這個(gè)電路進(jìn)行掃描，因?yàn)樗话魏蚊孛苄畔ⅰＴ陔娐?的其余部分中包括的測(cè)試控制模塊14為L(zhǎng)FSR9、信號(hào)特征分析器6、和BIST控制器7提供掃描允許信號(hào)se，掃描允許信號(hào)se可以取LOAD_BGW信號(hào)或SCAN_EN信號(hào)的值，這分別取決于子模塊4是要進(jìn)行自測(cè)試還是BIST要進(jìn)行掃描。
在自測(cè)試期間，測(cè)試控制模塊向BIST控制器7的bist_run輸入端發(fā)送一個(gè)LBIST_TEST信號(hào)。然后將掃描允許信號(hào)se連接到LOAD_BGW，將LOAD_BGW設(shè)置為1，以使LFSR和MISR初始化。子模塊4經(jīng)過它的掃描鏈接收測(cè)試圖形，每次掃描測(cè)試一次。按照傳統(tǒng)技術(shù)，測(cè)試中的子模塊4可能接收掃描鏈輸入信號(hào)cut_si(0，1...，n)，作為來自圖形發(fā)生器5產(chǎn)生的圖形的多路復(fù)用信號(hào)，測(cè)試中的子模塊4還可能接收在整體掃描測(cè)試期間來自芯片3的其余部分的外部輸入信號(hào)si(0，1...，n)。在傳統(tǒng)技術(shù)中，多路復(fù)用器13按照scan_access_select信號(hào)的狀態(tài)為子模塊4或者提供外部輸入信號(hào)si(0，1...，n)(當(dāng)對(duì)于整個(gè)電路1執(zhí)行掃描測(cè)試時(shí))，或者提供圖形發(fā)生器5的輸出(當(dāng)自測(cè)試時(shí))。
按照本發(fā)明，多路復(fù)用器13(以及相應(yīng)的子模塊4的掃描鏈)不連接成可以接收外部輸入信號(hào)si(0，1...，n)。這可能通過還要連接scan_access_select信號(hào)到LBIST_TEST來獲得。掃描鏈輸入信號(hào)cut_si(0，1...，n)由唯一的圖形發(fā)生器5提供。如果子模塊4的某些掃描鏈不是秘密的，則當(dāng)然可以使它們按照傳統(tǒng)方式進(jìn)行連接。
一旦LFSR9和信號(hào)特征分析器6這兩者都已經(jīng)初始化，測(cè)試控制模塊立即將信號(hào)LOAD_BGW從1觸發(fā)到0，然后BIST控制器7對(duì)于隨后的操作進(jìn)行控制。BIST運(yùn)行合適數(shù)目的循環(huán)以測(cè)試秘密的子模塊4。
子模塊4根據(jù)掃描鏈輸入信號(hào)cut_si(0，1...，n)向信號(hào)特征分析器6傳遞掃描鏈輸出信號(hào)cut_so(0，1...，n)。按照本發(fā)明，子模塊4的掃描鏈不連接到電路3的其余部分；與通常的實(shí)施方案不同，輸出信號(hào)so(0，1...，n)不發(fā)送到電路3的其余部分，只發(fā)送到信號(hào)特征分析器6以便評(píng)估響應(yīng)。信號(hào)特征分析器6例如是一個(gè)多輸入信號(hào)寄存器(或MISR)，如果子模塊的操作沒有擾動(dòng)，信號(hào)特征分析器提供的信號(hào)特征具有指定的預(yù)定值。當(dāng)合適時(shí)，圖形計(jì)數(shù)器pat_cnt終止所說測(cè)試，在任何時(shí)間都可以由測(cè)試控制模塊14將LOAD_BGW切換回到1，從而能夠?qū)⑦@個(gè)信號(hào)特征移出MISR。在出現(xiàn)擾動(dòng)的情況下，這個(gè)值輸出到電路3的其余部分，作為so_bist信號(hào)，這個(gè)信號(hào)沒有揭示出子模塊4的結(jié)構(gòu)或功能中的任何東西。
從電路3的其余部分上斷開子模塊4的掃描鏈，將使子模塊4在除其專用DLBIST模式外的任何其它的測(cè)試模式下既不能讀出訪問，又不能寫入訪問。因此，即使在測(cè)試期間，子模塊4也可保密。
BIST的生成流要與電路3的其余部分兼容，以使任何未知的值都不可能傳播到信號(hào)特征分析器6。這例如可以通過一個(gè)屏蔽邏輯元件來實(shí)現(xiàn)，所說的屏蔽邏輯元件在測(cè)試期間要堵塞具有未確定狀態(tài)的子模塊輸出信號(hào)的比特到達(dá)MISR。這可通過在子模塊4的輸入插針PI和PIO上附加一個(gè)隔離單元12來實(shí)現(xiàn)，所說隔離單元12例如是由芯片測(cè)試動(dòng)作組(CTAG)開發(fā)的單元。這些隔離單元形成環(huán)繞掃描鏈。在操作模式中，這些隔離單元對(duì)于包括可掃描的觸發(fā)器在內(nèi)的電路1來說是透明的，從而可以訪問所說子模塊，并且在電路的其余部分和子模塊之間容易進(jìn)行相互連接的測(cè)試。
如以上所述，還必須測(cè)試由DLBIST和環(huán)繞掃描鏈構(gòu)成的電路，并且當(dāng)這個(gè)電路不包含任何秘密信息時(shí)還可對(duì)這個(gè)電路進(jìn)行掃描。為此，要將SCAN_EN信號(hào)從測(cè)試控制模塊14提供給圖形發(fā)生器5、信號(hào)特征分析器6、和BIST控制器7，以便能夠掃描DLBIST。然后，將輸入BIST掃描鏈si_bist輸入到LFSR9，并且從MISR6讀出對(duì)應(yīng)的輸出的BIST掃描鏈so_bist。
于是，由隔離單元提供的環(huán)繞掃描鏈?zhǔn)窃谡呙铚y(cè)模式(當(dāng)測(cè)試電路的其余部分時(shí))和DLBIST模式(當(dāng)只測(cè)試子模塊4時(shí))這兩種模式下可以訪問的僅有掃描鏈。
因?yàn)樵谧幽K4周圍安裝DLBIST所必須的設(shè)計(jì)開銷很少，所以在產(chǎn)品的整個(gè)壽命期間都可以保持子模塊4是秘密的。
這個(gè)解決方案可以應(yīng)用到其中包括秘密模塊的任何數(shù)字集成電路上，如智能卡、音頻/視頻/廣播存取模塊、SIM卡。
使用動(dòng)詞“包括”及其變化形式并不排除存在除權(quán)利要求書中所列的元件或步驟以外的元件或步驟。在元件或步驟之前使用冠詞“一個(gè)”并不排除存在多個(gè)這樣的元件或步驟。
權(quán)利要求
1.一種包括一個(gè)子模塊組件的電子電路，子模塊組件連接到電路的其余部分，所說子模塊組件包括一個(gè)子模塊，所說子模塊用于完成指定的功能并且包括至少一個(gè)掃描鏈；一個(gè)內(nèi)置自測(cè)試電路，所說內(nèi)置自測(cè)試電路包括圖形發(fā)生器，用于在測(cè)試模式中向所說掃描鏈?zhǔn)┘虞斎胄盘?hào)；和信號(hào)特征寄存器，用于檢查來自掃描鏈的輸出信號(hào)，所說輸出信號(hào)是根據(jù)輸入信號(hào)由子模塊產(chǎn)生的；其中所說掃描鏈與電路的其余部分不連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所說子模塊包括輸入插針，所說輸入插針通過隔離單元與所說電路的其余部分隔開，所說隔離單元可以通過電路的其余部分的常規(guī)掃描測(cè)試并且可以通過子模塊的自測(cè)試這兩者進(jìn)行訪問。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子電路，其中所說隔離單元適合于防止未知值向信號(hào)特征寄存器的傳播。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所說圖形發(fā)生器適合于從電路的其余部分向不包括掃描輸入信號(hào)的子模塊提供測(cè)試圖形，并且其中所說掃描輸出信號(hào)只專門傳遞到信號(hào)特征分析器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中所說內(nèi)置自測(cè)試電路是確定性邏輯內(nèi)置自測(cè)試電路，所說圖形發(fā)生器包括用于產(chǎn)生偽隨機(jī)測(cè)試圖形的裝置；和適合于轉(zhuǎn)換所說偽隨機(jī)測(cè)試圖形為確定性測(cè)試圖形的比特修改電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括一個(gè)子模塊組件(2)的電子電路，子模塊組件連接到電路的其余部分，所說子模塊組件包括一個(gè)秘密的子模塊(4)，該子模塊完成一種功能并且包括掃描鏈；一個(gè)內(nèi)置自測(cè)試電路，所說內(nèi)置自測(cè)試電路包括圖形發(fā)生器(5)，用于向所說掃描鏈?zhǔn)┘虞斎胄盘?hào)；和信號(hào)特征寄存器(6)，用于檢查來自掃描鏈的輸出信號(hào)。為了保持子模塊是秘密的，所說掃描鏈與電路的其余部分不連接。
文檔編號(hào)G01R31/317GK1894591SQ200480027124
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日
發(fā)明者J·-M·延諾, H·弗勒里, H·樊尚 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司