[发明专利]用于使电子集成电路外壳免受物理或化学侵入的设备

说明书

本发明涉及形成用于这样的集成电路的外壳，使得可能检测到对所述外壳的物理侵入(ingression)。具体地，本发明应用于在物理攻击(例如，通过在集成电路的外壳被侵入的情况下，损坏所述集成电路中所包含的保密内容)的情况下保护可能被包含在所述集成电路中的保密内容。

定义：

关于词汇，芯片表示从硅晶片切割的实际集成电路。

衬底表示微型PCB(“印刷电路版”)，其使能外部连接件或接线柱以及“芯片”自身之间的连接。

部件表示由衬底、芯片和将其全部覆盖的外壳构成的组件。

印刷电路板PCB表示其上放置有部件的电子板。

芯片通常在被称作“管芯附着(die attach)”的操作过程中被放置在衬底上(除了所谓的“倒装芯片(flip-chip)”技术之外)并且凭借导电环氧树脂胶被胶合。

具体地，在衬底与“芯片”之间的连接以多种方式发生，这取决于所选择的技术。例如，在传统的背景下，进行有线连接，这在于凭借导线将衬底连接到芯片，所述导线被搁在衬底侧的焊盘上以及芯片侧的接线柱上。对于被称作“倒装芯片”的技术，凭借导电球形成芯片与衬底之间的电气连接，所述导电球被焊接在部件下面并且位于衬底上。

根据所选择的技术，部件与印刷电路板(PCB)之间的电气连接以多种方式形成，例如，借助被称作BGA(“球栅阵列”)的封装上的导电球。

因此，考虑到非倒装芯片BGA芯片，任何来自印刷电路板PCB的信号(尤其是敏感信号(sensitive signal))将经过导电球，然后通过衬底，经过接线柱，沿着互连线前行，然后到接线柱，以最终被传送至芯片。

现有技术：

存在专用于信息安全的多种类型的集成电路，并且现今常用的是，将电子系统或计算机系统的安全性建立在执行安全功能的集成电路的基础上。

一种公知的实例是芯片卡，其设置有具有保护诸如密钥的敏感信息的功能的集成电路。例如，这些密钥保护银行交易、电话缴费或远程购买交易。

然而，用于芯片卡的集成电路仅具有单个输入/输出引脚。因此，容易对该引脚上运转的(circulating)数据进行加密，从而这样说来保护外壳是没有用的。

专用于安全的电路的另一个实例是TPM(“可信平台模块”)，其由大型计算机公司首创，现今存在于几乎所有的专业笔记本电脑上，并且这些TPM今后将可能装配在全世界范围内销售的所有个人计算机上。

复杂的安全电路(尤其是TPM电路)具有比用于芯片卡的电路更大数量的输入/输出(对于TPM而言，存在28个引脚)。因此，对部件进行保护要求对在如此众多的输入/输出上运转的敏感信息进行保护，从而攻击者无法获得信息或者将所述信息设为他所期望的值。因此，可以看到，就用于芯片卡的电路的情况而言适合的加密方案将不再适合于复杂的安全电路的情况，这是由于针对实时地对20个左右的信号或甚至更多信号进行加密和解密所必需的计算能力对必需的性能和成本来说将会是难以负荷的。

因此，需要一种用于保护设置有众多输入/输出的复杂电路的新方案。

此外，已经注意到的是，用于对集成电路进行物理和电气分析的设备快速地发展。具体地，这些设备包括电子扫描显微镜、聚焦式离子束(FIB)设备或通过结(junction)分析光子发射的设备(也被称作“Emiscopes”)。

这些类别的装备基本是旨在为了集成电路的发展，又可以被一些人用作针对电路安全进行攻击的强大手段。

然而，在这种背景下，重要的是要注意，对于所有这些设备，在实施攻击之前必需打开外壳。

因此，回应于这种问题的一种方式在于这样的原理，即通过使电路外壳免受物理侵入来保护整个电路。在某些情况下，保护外壳可能相对简单，例如，为了进行“板上芯片(Chip on Board)”型封装或者当安全部件是芯片卡微模块时，将树脂涂层堆积在集成电路上面(top)。

这就是在FR 2 888 975A中进行的，其利用保护层覆盖芯片的整个表面，所述保护层布置在芯片的每一侧以利用保护层覆盖芯片的整体。当然，考虑到将要保护的表面积，这种结构是昂贵的。另外，这是相对无效的，因为为了绕过(bypass)保护装置需要的只是去除保护层，而保护层的位置是清楚的且非常明显。

然而，这种保护是无效的，因为简单的化学攻击使得有可能去除在将电路放置在支撑件上时堆积的树脂涂层并且接近(access)实际的集成电路(芯片)。