用于制造數(shù)字電路的方法和數(shù)字電路的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考 本申請(qǐng)是在2014年4月9日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/248,375的部分繼續(xù)申請(qǐng)，其 內(nèi)容通過(guò)引用被整體并入于此。本申請(qǐng)要求在2014年4月28日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào) 14/262,830的優(yōu)先權(quán)，并且通過(guò)引用被整體并入于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本公開設(shè)及用于制造數(shù)字電路的方法和數(shù)字電路。
【背景技術(shù)】
[0003] 集成電路（1C)的逆向工程（RE)能夠被認(rèn)為是對(duì)半導(dǎo)體工業(yè)的最嚴(yán)重威脅之一， 因?yàn)樗蒞被攻擊者濫用W竊取和/或盜印電路設(shè)計(jì)。對(duì)集成電路成功地進(jìn)行逆向工程的 攻擊者能夠制作和出售類似的即克隆的電路，并且非法出售和泄露設(shè)計(jì)。
[0004] 因此，阻礙集成電路的逆向工程的概念和技術(shù)是期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] -種用于制造數(shù)字電路的方法被提供，其包含；形成兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管；將該場(chǎng) 效應(yīng)晶體管連接，使得響應(yīng)于預(yù)確定輸入的數(shù)字電路的輸出信號(hào)在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的闊值電 壓相等時(shí)具有未定義的邏輯狀態(tài)；W及設(shè)定場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的至少一個(gè)的闊值電壓，使得 響應(yīng)于預(yù)確定輸入的數(shù)字電路的輸出信號(hào)具有預(yù)確定定義的邏輯狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 在附圖中，貫穿不同的視圖，同樣的參考符號(hào)通常指代相同的部分。附圖不必成比 例，而是重點(diǎn)通常放在圖解本發(fā)明的原理。在下面描述中，各種方面參考下面附圖來(lái)描述， 其中： 圖1不出流程圖。
[0007] 圖2示出數(shù)字電路。
[0008] 圖3示出依據(jù)實(shí)施例的ICBC-X。
[0009] 圖4示出場(chǎng)效應(yīng)晶體管（陽(yáng)T)。
[0010] 圖5示出ICBC-X標(biāo)準(zhǔn)單元的示例。
[0011] 圖6不出依據(jù)實(shí)施例的ICBC-X復(fù)用器。
[0012] 圖7示出依據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的ICBC-X復(fù)用器。
[0013] 圖8示出觸發(fā)器的初始化電路。
[0014] 圖9示出ICBC-X切換觸發(fā)器電路。
[0015] 圖10示出依據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的ICBC-X。
[0016] 圖11示出依據(jù)實(shí)施例的RSX鎖存器。
[0017] 圖12示出依據(jù)另一實(shí)施例的RSX鎖存器。
[001引圖13示出依據(jù)另一實(shí)施例的RSX鎖存器。
[0019] 圖14示出依據(jù)另一實(shí)施例的RSX鎖存器。
[0020] 圖 15 示出DFTG1500。
[0021] 圖16示出依據(jù)另一實(shí)施例的RSX鎖存器1600。
[0022] 圖17示出反相器1701和TIE單元1702。
[0023] 圖18示出借助于反相器實(shí)施的依據(jù)實(shí)施例的位單元1800。
[0024] 圖19示出借助于TIE單元實(shí)施的依據(jù)實(shí)施例的位單元1900。
[00巧]圖20示出借助于反相器和TIE單元兩者實(shí)施的依據(jù)實(shí)施例的位單元2000。
[0026] 圖21示出圖解圖5的ICBC-X標(biāo)準(zhǔn)單元500的非局域的實(shí)施方式的ICBC-X 單元2100。
[0027] 圖22示出基于或非（NOR)的RS觸發(fā)器2200。
[002引 圖23示出基于或非的ICBC-X2300的示例，該基于或非的ICBC-X2300能夠 被視為是基于圖22的基于或非的RS觸發(fā)器。
[0029] 圖24示出圖解圖23的ICBC-X2300的非局域的版本的ICBC-X2400電路。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面的詳細(xì)描述參考附圖，附圖通過(guò)圖解的方式示出其中可W實(shí)施本發(fā)明的本公 開的特定細(xì)節(jié)和方面。在不脫離本發(fā)明的范圍情況下，可W利用其它方面并且可W做出結(jié) 構(gòu)、邏輯、和電氣的改變。本公開的各種方面不必相互排斥，因?yàn)楸竟_的一些方面能夠與 本公開的一個(gè)或多個(gè)其它方面組合W形成新的方面。
[0031] 通過(guò)部署偽裝的電路能夠阻止逆向工程。然而，該些典型地要求像滲雜輪廓修改、 偽接觸或通孔的工藝技術(shù)擴(kuò)展和/或需要顯著增加的面積和能量消耗。因此，該些措施對(duì) 于大量產(chǎn)品而言經(jīng)常太昂貴。
[0032] 在下面，描述用于制造電路的方法，其高效地允許增加對(duì)于例如在巧片上的電路 的成功逆向工程所必要的努力。
[0033] 圖1示出流程圖100。
[0034] 流程圖100圖解用于制造數(shù)字電路的方法。
[00巧]在101中，形成兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0036] 在102中，將場(chǎng)效應(yīng)晶體管連接，使得響應(yīng)于預(yù)確定輸入的數(shù)字電路的輸出信號(hào) 在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的闊值電壓相等時(shí)具有未定義的邏輯狀態(tài)巧日例如物理上亞穩(wěn)的狀態(tài))。
[0037] 在103中，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的至少一個(gè)的闊值電壓被設(shè)定，使得響應(yīng)于預(yù)確定輸入 的數(shù)字電路的輸出信號(hào)具有預(yù)確定定義的邏輯狀態(tài)。
[0038] 換句話說(shuō)，依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電路的亞穩(wěn)狀態(tài)通過(guò)相應(yīng)地設(shè)定電路的兩個(gè)晶體管 的闊值電壓被移動(dòng)到預(yù)定義穩(wěn)定的狀態(tài)。闊值電壓可W例如通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的區(qū)域(例 如溝道區(qū)域）的特定滲雜來(lái)設(shè)定。例如，兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管可W被不同地滲雜。
[0039] 該方法可W進(jìn)一步包含形成用于表示數(shù)字電路的邏輯狀態(tài)的信號(hào)的輸出。
[0040] 依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該方法包含形成進(jìn)一步電路部件和用于向進(jìn)一步電路部件提供 信號(hào)的連接。
[0041] 例如，進(jìn)一步電路部件是邏輯口。
[0042] 進(jìn)一步電路部件可W是觸發(fā)器。
[0043] 依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管都是n溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管或兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體 管都是P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0044] 場(chǎng)效應(yīng)晶體管例如是M0S陽(yáng)T。
[0045] 依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該方法包含形成兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)路徑，其中競(jìng)爭(zhēng)路徑中的一個(gè)包含場(chǎng) 效應(yīng)晶體管中的一個(gè)并且另一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)路徑包含場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的另一個(gè)。
[0046] 例如，該方法包含形成競(jìng)爭(zhēng)路徑使得邏輯狀態(tài)取決于兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)路徑的競(jìng)爭(zhēng)的結(jié) 果。
[0047] 該方法可W進(jìn)一步包含；形成競(jìng)爭(zhēng)路徑的每個(gè)W包含多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并且設(shè) 定場(chǎng)效應(yīng)晶體管的闊值電壓使得響應(yīng)于預(yù)確定輸入的數(shù)字電路的輸出信號(hào)具有預(yù)確定定 義的邏輯狀態(tài)。
[0048] 依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該方法包含WCMOS技術(shù)形成多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0049] 預(yù)確定定義的邏輯狀態(tài)例如是邏輯0或邏輯1。
[0050] 依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，數(shù)字電路是觸發(fā)器，例如RS觸發(fā)器。
[0051] 依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，場(chǎng)效應(yīng)晶體管基本上具有相同的尺寸。
[0052] 依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，預(yù)確定輸入是輸入控制信號(hào)。
[0053] 依據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，預(yù)確定輸入是用于數(shù)字電路的供給電壓。
[0054] 依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該方法包括：形成集成電路中的兩個(gè)子電路，使得另一個(gè)數(shù)字電 路處于兩個(gè)子電路之間；并且連接該子電路W形成數(shù)字電路(在集成電路內(nèi)）。
[0055] 例如，數(shù)字電路實(shí)施邏輯口并且另一個(gè)數(shù)字電路實(shí)施另一個(gè)邏輯口。
[0056] 兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管例如屬于兩個(gè)子電路的相同子電路或兩個(gè)子電路的不同子電 路。
[0057] 每個(gè)子電路可W包括一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0058] 例如，每個(gè)子電路包括一個(gè)或多個(gè)反相器或TIE單元。
[0059] 依據(jù)在圖1中圖解的方法制造的電路的示例被圖解在圖2中。
[0060] 圖2示出數(shù)字電路200。
[0061] 數(shù)字電路200包含兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管201、202,其被連接成使得響應(yīng)于預(yù)確定輸 入的數(shù)字電路的輸出信號(hào)在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的闊值電壓相等時(shí)具有未定義的邏輯狀態(tài)。
[006引場(chǎng)效應(yīng)晶體管的闊值電壓相差至少lOmV，使得響應(yīng)于預(yù)確定輸入的數(shù)字電路的輸 出信號(hào)具有預(yù)確定定義的邏輯狀態(tài)。
[0063] 依據(jù)各種實(shí)施例，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的闊值電壓相差至少20mV、至少30mV或至少 50mV。
[0064] 應(yīng)當(dāng)注意的是，利用參考圖1描述的方法在上下文中描述的實(shí)施例針對(duì)數(shù)字電路 200是類似有效的并且反之亦然。
[0065] 在下面，實(shí)施例被更詳細(xì)地描述。
[0066] 依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，數(shù)字電路被提供，其被稱為無(wú)法區(qū)分但互補(bǔ)的位單元（ICBC)。它 能夠被提供為兩種類型ICBC- 1和ICBC- 0中的一個(gè)，其通常被縮寫為ICBC-X。ICBC-X是n，該口通過(guò)分別輸出穩(wěn)健的邏輯1(ICBC- 1)或穩(wěn)健的邏輯0(ICBC- 0)來(lái)響應(yīng) 于適當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)（即預(yù)確定輸入)，但不能夠典型地借助于巧片卡控制器和安全1C的逆向工程 (RE)和其它典型分析方法(即對(duì)巧片卡控制器和安全I(xiàn)C的攻擊）來(lái)區(qū)分。響應(yīng)于預(yù)確定輸 入的數(shù)字電路的輸出值因此能夠被視為電路的布爾秘密。
[0067] ICBC-X能夠利用物理設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)施，該物理設(shè)計(jì)在其布局（即其有源區(qū)域、多晶娃 柵、接觸、金屬連接性等）方面是(足夠）對(duì)稱的。然而，ICBC-X具有nMOS(n溝道金屬氧 化物半導(dǎo)體）和pMOS(P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體）部件(通常是場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，該部件具有 適當(dāng)不同的闊值電壓（Vth)，從而導(dǎo)致在用將會(huì)另外（即在類似的闊值電壓的情況下）對(duì)應(yīng) 于ICBC-X的亞穩(wěn)狀態(tài)巧PICBC-X在其中沒(méi)有定義的邏輯狀態(tài)的狀態(tài))的輸入樣式挑戰(zhàn) 時(shí)ICBC-X的穩(wěn)健傳遞特性。
[0068] 因?yàn)樵诘湫偷闹圃旃に囍?，例如在針?duì)安全1C的混合的Vth的方案中，對(duì)于不同 闊值電壓諸如"規(guī)則vth"和"高的Vth"的選擇是可用的，所W該些能夠在沒(méi)有工藝改變的 情況下被用來(lái)實(shí)現(xiàn)ICBC-X。
[0069] ICBC-1和ICBC-0例如是靜態(tài)CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）口，該CMOS口能夠 被實(shí)現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)的元件。
[0070]ICBC-X例如能夠被用作動(dòng)態(tài)TIE-1或TIE-0單元，即能夠被切換在邏輯有效與無(wú) 效狀態(tài)之間從而表示例如密鑰的位或機(jī)密信息的其它片段的TIE單元。
[0071] 而且，ICBC-X能夠與一個(gè)或多個(gè)邏輯口組合W實(shí)現(xiàn)抗逆向工程的數(shù)據(jù)路徑并且 ICBC-X能夠被連結(jié)W實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)TIE樹狀結(jié)構(gòu)。
[0072]ICBC-X可W進(jìn)一步被應(yīng)用到會(huì)話密鑰生成W及依賴地址的存儲(chǔ)器加密配置。除此 之外，在轉(zhuǎn)出（roU-out)之后，即在ICBC-X的初始(例如隨機(jī)）配置之后，選擇的配置然后 能夠被存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中用于隨后的使用。該甚至可W允許穩(wěn)健和抗逆向工程的巧 片個(gè)別的信息片段。
[0073] 因?yàn)樵S多ICBC-X能夠被分布(例如無(wú)規(guī)則地）跨過(guò)1C的整個(gè)半定制部分，并且因 為該些實(shí)例能夠W無(wú)規(guī)則的、甚至隨機(jī)的時(shí)間順序被訪問(wèn)，所W ICBC-X允許針對(duì)所有有關(guān) 的安全1C攻擊的方案像逆向工程、光子發(fā)射、激光電壓探測(cè)等極大地增加困難、風(fēng)險(xiǎn)和努 力。
[0074]ICBC-X進(jìn)一步提供與靜態(tài)偽裝的技術(shù)對(duì)比的動(dòng)態(tài)、甚至巧片個(gè)別的特性。
[00巧]ICBC-X概念能夠被視為基于通過(guò)部署具有不同闊值電壓(通常為狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性） 的（M0S)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(通常為開關(guān))來(lái)解決(雙穩(wěn)態(tài))反饋電路的亞穩(wěn)狀態(tài)或亞穩(wěn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換 W便實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的ICBC-X狀態(tài)轉(zhuǎn)換，因此任何給定的ICBC-X實(shí)例（X=l或0)的性質(zhì)對(duì)于采 用有關(guān)的安全1C攻擊的方案像逆向工程、光子發(fā)射、激光電壓探測(cè)等的攻擊者保持隱藏。
[0076] 在圖3中圖解ICBC-X(X=0、1)的電路系統(tǒng)示意圖的示例。
[0077] 圖3示出依據(jù)實(shí)施例的ICBC-X300。
[0078]ICBC-X300包含第一P溝道陽(yáng)T(場(chǎng)效應(yīng)晶體管）301，該陽(yáng)T301的源極端子被 連接到接收輸入信號(hào)S1的第一輸入端子302,其漏極被連接到第一n溝道FET303的漏極 端子并且其柵極被連接到第一n溝道FET303的柵極。第一n溝道FET303的源極被禪合 到低的供給電勢(shì)（VSS)。
[0079]ICBC-X300進(jìn)一步包含第二P溝道陽(yáng)T304,該陽(yáng)T304的源極端子被連接到第 一輸入端子302，其漏極被連接到第二n溝道FET305的漏極端子并且其柵極被連接到第二 n溝道陽(yáng)T305的柵極。第二n溝道陽(yáng)T305的源極被禪合到低的供給電勢(shì)（VSS)。
[0080] 第一n溝道陽(yáng)T303的柵極進(jìn)一步被禪合到第Sn溝道陽(yáng)T306的源極，該第Sn 溝道FET306的漏極被連接到第一輸入端子302并且其柵極被連接到接收輸入信號(hào)SO的 第二輸入端子307。
[0081] 第二n溝道陽(yáng)T305的柵極進(jìn)一步被禪合到第四n溝道陽(yáng)T308的源極，該第四 n溝道FET308的漏極被連接到第一輸入端子302并且其柵極被連接到第二輸入端子307。
[0082] 進(jìn)一步，第一P溝道陽(yáng)T301的漏極被連接到第二P溝道陽(yáng)T304的柵極。該連 接被進(jìn)一步連接到將輸出信號(hào)化輸出的第一輸出端子309。
[0083] 類似地，第二P溝道陽(yáng)T304的漏極被連接到第一P溝道陽(yáng)T301的柵極并且該 連接被進(jìn)一步連接到將輸出信號(hào)BR輸出的第二輸出端子310。
[0084] 圖解地，ICBC-X300具有；內(nèi)部反饋回路，該內(nèi)部反饋回路由P溝道陽(yáng)T(例如pMOS 晶體管)301、304和第一n溝道陽(yáng)T303和第二n溝道陽(yáng)T30