一種減弱硬件木馬檢測中工藝偏差影響的方法
【專利摘要】本發明公開了一種減弱硬件木馬檢測中工藝偏差影響的方法，在集成電路芯片設計環節插入包含m組用于參數校正的電路結構；將設計交付給代工廠進行流片生產；在最終的封裝測試環節之前，使用探針臺等儀器設備對用于參數校正的電路結構進行測試，并對采集到的典型特征參數進行記錄處理；根據處理結果對仿真器中的典型特征參數進行校正，并對表征電路特性參數進行重新仿真，為芯片建立新的母本；最后將硬件木馬檢測中用于表征電路特性參數的實測數據與新母本作差，并將其差值與閾值進行比較，從而判斷該集成電路芯片中是否被植入硬件木馬。兩個母本相比，參數校正后的新母本更能反映當前芯片特征，從而有效減弱了工藝偏差對硬件木馬檢測造成的影響。
【專利說明】一種減弱硬件木馬檢測中工藝偏差影響的方法
【技術領域】
[0001] 本發明通過在集成電路設計階段插入用于參數校正的電路結構，有效減弱工藝偏 差對硬件木馬檢測的影響，提高檢測準確性。
【背景技術】
[0002] 隨著集成電路設計與制造的分離，以及大量IP核的使用，集成電路芯片外包制造 中存在的風險越來越多，使得集成電路芯片容易受到攻擊，被他人植入硬件木馬。硬件木馬 是指在集成電路設計或制造過程當中對原始電路的惡意篡改。硬件木馬對集成電路的安全 造成了極大的威脅，開展有關硬件木馬的檢測工作刻不容緩。側信道分析法是目前硬件木 馬檢測領域的研宄熱點[1]，該方法通過測量芯片的旁路信息，如漏電流、動態電流、電磁輻 射、電路關鍵路徑延遲等，經過對比分析，甄別待測芯片與母本芯片旁路信息的差異，實現 硬件木馬的檢測。但是目前該方法仍需要以未植入木馬芯片的實測信息作為母本，在實際 應用中未植入木馬芯片的獲得越來越困難，因此需要以仿真信息作為母本實現硬件木馬檢 測。
[0003] 采用側信道分析方法在一定條件下，可以保證較高的硬件木馬檢出率，但在實際 檢測過程中，由于測試噪聲和工藝偏差的影響，會限制硬件木馬檢測的準確性。測試噪聲是 指在測試過程中，由輸入信號、測試設備或者外部環境引入的噪聲。工藝偏差主要是指在芯 片制造過程中，由工藝的隨機誤差和系統性誤差引入的偏差[2]，它分為片上（In-Die)及 芯片間的（Die-to-Die)的工藝偏差。芯片間的工藝偏差泛指由于制造設備的參數變化導 致的芯片之間、晶圓之間以及批次之間的電學參數特性變化；片上的工藝偏差則是指在同 一片晶圓上，由于制造過程中的摻雜濃度不均勻、MOS溝道長度偏差等因素導致的不同晶體 管或邏輯門之間存在的電學參數特性變化。[3]
[0004] 目前，降低測試噪聲的方法有多次測量取均值、濾波、去噪算法等。而工藝偏差的 影響隨著工藝尺寸的減小越來越明顯，目前還沒有有效的方法減弱其影響。
[0005] 參考文獻：
[0006] [1]陳華鋒，瞿有甜，姜燕冰；硬件木馬電路檢測技術及發展趨勢[J]，浙江大學學 報：理學版，2014,41(1):49-51。
[0007] [2]劉業；0. 18微米邏輯生產流程與工藝控制監控[D]，天津大學，2012。
[0008] [3]ChangYC.Systemandmethodforwaferacceptancetest configuration:U.S.Patent6, 929, 962[P]· 2005-8-16。
【發明內容】
[0009] 本發明提出一種減弱硬件木馬檢測中工藝偏差影響的方法，在硬件木馬檢測過程 中，通過在原始電路結構中插入用于工藝控制監控的電路結構，針對不同芯片進行仿真參 數校正，實現母本信息的校正，即減弱工藝偏差對硬件木馬檢測的影響，提高檢測準確性。
[0010] 為了解決上述技術問題，本發明提出的一種減弱硬件木馬檢測中工藝偏差影響的 方法，包括以下步驟：
[0011] 步驟一、在集成電路芯片設計環節插入包含m組用于參數校正的電路結構，該電 路結構具有測試以下典型電路特征參數的功能：開啟電壓、擊穿電壓、導通電流、漏電流、接 觸電阻、方塊電阻、電容、體效應參數、溝道長度差值、溝道寬度差值；
[0012] 步驟二、將上述集成電路芯片設計交付給代工廠進行流片生產；
[0013] 步驟三、在最終的封裝測試環節之前，對用于參數校正的電路結構進行測試，并對 采集到的典型電路特征參數進行記錄處理；根據處理結果對仿真軟件中的典型電路特征 參數進行校正，并對表征電路特性參數包括電流、功耗、時間延遲和電磁進行重新仿真，為 芯片建立新的母本；最后將硬件木馬檢測中用于表征電路特性參數的實測數據與新母本作 差，并將其差值與閾值進行比較，從而判斷該集成電路芯片中是否被植入硬件木馬。
[0014] 進一步講，步驟三中，通過探針臺對集成電路芯片k中包含m組用于參數校正的電 路結構進行測試，設測試到的第」組與電流仿真結果相關的參數為?1,42,^4 3...^4?1...)，對m組測試結果求均值處理，即：
[0015]
【權利要求】
1. 一種減弱硬件木馬檢測中工藝偏差影響的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一、在集成電路芯片設計環節插入包含m組用于參數校正的電路結構，該電路結 構具有測試以下典型電路特征參數的功能：開啟電壓、擊穿電壓、導通電流、漏電流、接觸電 阻、方塊電阻、電容、體效應參數、溝道長度差值、溝道寬度差值； 步驟二、將上述集成電路芯片設計交付給代工廠進行流片生產； 步驟三、在最終的封裝測試環節之前，對用于參數校正的電路結構進行測試，并對采集 到的典型電路特征參數進行記錄處理；根據處理結果對仿真軟件中的典型電路特征參數進 行校正，并對表征電路特性參數進行重新仿真為芯片建立新的母本，所述表征電路特性參 數包括電流、功耗、時間延遲和電磁；最后將硬件木馬檢測中用于表征電路特性參數的實測 數據與新母本作差，并將其差值與閾值進行比較，從而判斷該集成電路芯片中是否被植入 硬件木馬。
2. 根據權利要求1所述減弱硬件木馬檢測中工藝偏差影響的方法，其特征在于，步驟 三中，通過探針臺對集成電路芯片k中包含m組用于參數校正的電路結構進行測試，設測 試到的第j組與電流仿真結果相關的參數為對m組測試結果求均值處 理，即：
上式中，^為集成電路芯片k中，第n個與電流仿真結果相關的參數取均值后的結 果，即校正后用于電流仿真的參數；集成電路芯片k中，第j組用于參數校正的電路結構，第 n個與電流仿真結果相關的參數為 經過校正后的芯片k的電流仿真結果為：P(取...)，其中，pk指經過校 正后的芯片k的電流仿真結果； 若滿足Qk_Pk>Pth，則判斷芯片k被植入硬件木馬，其中，Qk指芯片k電流的實測結果，Pth指用于電流判斷的閾值； 若滿足Qk_Pk<Pth，則判斷芯片k未被植入硬件木馬。
【文檔編號】G06F17/50GK104484525SQ201410779135
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月15日 優先權日:2014年12月15日
【發明者】趙毅強, 劉沈豐, 楊松, 何家驥, 李旭 申請人:天津大學