[发明专利]一种用于安全芯片的防篡改布线结构

说明书

技术领域

本发明涉及芯片安全技术领域，尤其涉及一种可防止攻击者通过FIB等手段恶意探测、修改安全芯片内部电路结构的防篡改布线结构。

背景技术

安全芯片通常存储了客户的机密信息，比如银行卡密码，指纹信息，数字电视付费信息等等，因此这类芯片的安全性就显得非常重要。

对于这些关键信息，在逻辑上安全芯片通常使用DES,AES,RSA等加密算法进行加密和解密；而在物理设计层次上，普遍采用复杂的金属走线覆盖芯片表层的方式，通过检测这些金属走线来判断是否芯片被篡改。这种复杂的物理走线结构，常被称为“龙纹”结构。

当芯片规模比较小的时候，比如一些银行卡，金融卡，身份识别卡类的芯片，防篡改龙纹结构可以直接覆盖在芯片的表层，供电网络放在最下面，两种网络各自使用一层金属就可以满足芯片的电气规格要求，龙纹的物理结构设计相对容易；当芯片规模比较大的时候，比如除了一些常见的加解密功能，可能还担负着视频处理等功能的芯片，这种芯片的功耗相对较大，必须要有一个强壮的供电网络。而构建一个强壮的供电网络，一般都要求电源/地网络使用两层厚金属，以便同时满足芯片横向和纵向的电压降要求（芯片正常工作时，电源电压下降的范围，一般要求不能大于电源电压的10%，否则器件工作不正常）。受工艺限制，厚金属一般分布在芯片的上面几层，这和防篡改电路使用顶层金属的传统做法产生冲突。因此在大规模的安全芯片中，由于要构建一个强壮的供电网络，对防篡改的物理设计提出了一个新的需求，必须将这两种网络合理又安全的结合在一起，使得两者都能发挥各自的作用，又不被互相影响。

此外在大规模的安全芯片中，因为面积较大，防篡改的走线不能过长，否则很容易在芯片制造的过程中，发生“天线”效应（指在芯片生产的过程中，过长的金属走线收集过量的电子后，容易击穿脆弱的栅极，影响芯片良率的一种现象）。因此，必须还要考虑如何使用有限的物理长度走线，即能克服天线效应的限制，又能全面的覆盖芯片的表面。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种用于安全芯片的防篡改布线结构，该防篡改布线结构合理又安全的将防篡改网络和供电网络结合在一起，供电网络可以承担大的电流，防篡改网络安全有效的保护整个芯片。

本发明采用的技术方案是，设计一种用于安全芯片的防篡改布线结构，包括：至少一个防篡改基本单元，该防篡改基本单元由自顶向下层叠设置的四层金属结构构成，第一层金属结构和第三层金属结构内设有供电网络线，第二层金属结构和第四层金属结构内设有防篡改屏蔽线。

第一层金属结构的供电网络线和第三层金属结构上的供电网络线在同一平面上的投影相互垂直交叉，所述第四层结构上的防篡改屏蔽线位于第一金属层和第三金属层的供电网络线交叉位置的下方。

第三层金属结构上还设有防篡改屏蔽线，第三层上的防篡改屏蔽线垂直于第三层上的供电网络线。第二层金属结构上的防篡改屏蔽线和第三层金属结构上的防篡改屏蔽线在同一平面上的投影相互交叉。

第二层金属结构上的防篡改屏蔽线与第三层金属结构上的一部分防篡改屏蔽线垂直交叉，所述第二层金属结构上的防篡改屏蔽线与第三层金属结构上的其余部分防篡改屏蔽线以45°倾斜交叉。

多个所述的防篡改基本单元以最小金属间距进行平铺组合。相邻的防篡改基本单元之间可插入缓冲器。

与现有技术相比，本发明将防篡改屏蔽线和供电网络线互相交叉、互相覆盖，供电网络线的上方和下方均设置有防篡改屏蔽线，首先防篡改结构没有影响供电网络结构，这种嵌套设置的结构有效缩小了防篡改基本单元的面积，可在相同面积的芯片中调用更多的基本屏蔽单元，使供电网络使用的金属层次很密集。另外，供电网络也没有影响防篡改结构，防篡改基本单元采用了四层走线，防篡改屏蔽线利用了剩余的布线资源，仍然可以全部覆盖芯片的表面，包括供电网络的区域。进一步的，对于走线长度限制的问题，将多个防篡改基本单元组合连接起来，形成的物理走线可以覆盖和保护任意面积和形状的芯片。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是防篡改基本单元的布线示意图；

图2是第一层金属结构的布线示意图；

图3是第二层金属结构的布线示意图；

图4是第三层金属结构的布线示意图；

图5是第四层金属结构的布线示意图；

图6是多个防篡改基本单元组合的布线示意图。

具体实施方式