有效
微粒器件、芯片、电子设备、芯片防护方法、装置及介质
赵东艳、王于波、王祥、李延、胡晓波、于艳艳、王晶、刘伟强、崔益军、袁艳芳、张磊、涂因子、黄琪、刘梦、刘辉志、张彦杰
北京智芯微电子科技有限公司
赵
赵东艳 专利 400
浙江大学H01L29/00半导体制造半导体器件技术
王
王于波 专利 334
北京智芯微电子科技有限公司电磁测量电性能及故障测数字信息传输
王
王祥 专利 61
北京智芯微电子科技有限公司物理仪器数字信息传输电通信技术
李
李延 专利 158
北京空间飞行器总体设计部安全通信计算机安全数字信息传输
胡
胡晓波 专利 62
北京智芯微电子科技有限公司计算机安全安全通信电子数据处理
于
于艳艳 专利 33
北京智芯微电子科技有限公司计算机安全电子数据处理安全通信
王
王晶 专利 10
北京智芯微电子科技有限公司电子数据处理计算技术物理仪器
刘伟强 专利 123
南京航空航天大学数据运算电子数据处理计算技术
崔益军 专利 51
南京航空航天大学电子数据处理计算技术物理仪器
袁
袁艳芳 专利 71
北京智芯微电子科技有限公司安全通信数字信息传输电通信技术

张磊 专利 96
南京航空航天大学物理仪器网络拓扑生物模型计算
涂
涂因子 专利 31
北京智芯微电子科技有限公司计算机安全电子数据处理计算技术
黄
黄琪 专利 9
北京智芯微电子科技有限公司计算机安全电子数据处理计算技术
刘
刘梦 专利 12
北京智芯微电子科技有限公司电子数据处理计算技术计算机安全
刘
刘辉志 专利 18
北京智芯微电子科技有限公司安全通信数字信息传输电子数据处理
张
张彦杰 专利 43
北京智芯微电子科技有限公司电学物理仪器安全通信
摘要
本发明公开了一种微粒器件、芯片、电子设备、芯片防护方法、装置及介质。采用微粒器件对芯片进行防护,由于该微粒器件的尺寸极小,相应地提升芯片内部散落微粒器件的数量,提升异常检测覆盖率。通过异构逻辑处理器对相同输入信号进行逻辑运算,得到该相同输入信号对应的多个逻辑运算结果,直接利用多个逻辑运算结果对芯片进行异常检测,不再需要如相关技术中利用不同延迟链输出的信号进行比较,更加及时快速地发现芯片异常,而且异构逻辑处理器中的逻辑运算单元结构简单。另外,相较于相关技术中各延迟线之间具有严格的约束条件,利用异构逻辑处理器对芯片进行防护,其普适性更强,能够更加灵活地在芯片内进行布局,利于提升芯片的安全性。
1.一种用于芯片防护的微粒器件,其特征在于,包括异构逻辑处理器和决策器;其中,所述异构逻辑处理器包括多个逻辑运算单元,且所述多个逻辑运算单元的逻辑运算过程互不相同;所述多个逻辑运算单元各自的输出端分别与所述决策器的输入端连接;所述多个逻辑运算单元分别用于对相同输入信号进行逻辑运算,得到对应的多个逻辑运算结果;所述决策器,用于基于所述多个逻辑运算结果进行一致性判断,得到所述多个逻辑运算结果之间的一致性判断结果,以实现对所述芯片的防护;其中,所述一致性判断结果用于判断所述芯片是否存在异常情况。
2.根据权利要求1所述的微粒器件,其特征在于,所述多个逻辑运算单元各自采用不同的逻辑门运算电路,所述逻辑门运算电路包括与门、或门、非门中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的微粒器件,其特征在于,所述多个逻辑运算单元各自采用不同的逻辑门运算电路,所述逻辑门运算电路中逻辑门的个数小于等于10。
4.根据权利要求1所述的微粒器件,其特征在于,所述多个逻辑运算单元各自采用不同的逻辑门运算电路,所述逻辑门运算电路包括第一逻辑门运算电路和至少一个第二逻辑门运算电路,其中,所述至少一个第二逻辑门运算电路是所述第一逻辑门运算电路的变形。
5.根据权利要求4所述的微粒器件,其特征在于,所述第一逻辑门运算电路的表达形式为(A+B)·(C+D),所述至少一个第二逻辑门运算电路的表达形式在A·C+A·D+B·C+B·D、A·(C+D)+B·(C+D)、(A+B)·C+(A+B)·D中确定;其中,所述输入信号包括信号A、信号B、信号C和信号D。
6.根据权利要求4所述的微粒器件,其特征在于,所述第一逻辑门运算电路的表达形式为X⊕Y+(X+Y)·U,所述至少一个第二逻辑门运算电路的表达形式在 和 中确定;其中,所述输入信号包括信号X、信号Y和信号U。
7.根据权利要求1所述的微粒器件,其特征在于,所述多个逻辑运算单元包括第一逻辑运算单元和第二逻辑运算单元;所述相同输入信号包括第一输入信号、第二输入信号和第三输入信号;所述第一逻辑运算单元,用于对所述第一输入信号和所述第二输入信号进行或运算,得到第一中间值,并对所述第一中间值和所述第三输入信号进行与运算,得到第一逻辑运算结果;所述第二逻辑运算单元,用于对所述第一输入信号和所述第三输入信号进行与运算,得到第二中间值,并对所述第二输入信号和所述第三输入信号进行与运算,得到第三中间值,以及对所述第二中间值和所述第三中间值进行或运算,得到第二逻辑运算结果;所述决策器,用于根据所述第一逻辑运算结果和所述第二逻辑运算结果对所述芯片进行异常检测。
8.根据权利要求1所述的微粒器件,其特征在于,所述决策器,还用于若所述一致性判断结果表明所述多个逻辑运算结果中存在不同,确定所述芯片存在异常情况,并输出异常信号。
9.根据权利要求8所述的微粒器件,其特征在于,所述异常情况用于指示所述芯片存在老化和/或所述芯片受到攻击注入。
10.根据权利要求8所述的微粒器件,其特征在于,所述决策器的输出端连接有异常分析单元;所述异常分析单元,用于接收所述决策器输出的异常信号,并确定所述异常信号对应的风险类型。
11.根据权利要求10所述的微粒器件,其特征在于,所述异常分析单元中部署有分类器,所述分类器用于对所述异常信号进行分类,得到分类结果,并基于所述分类结果确定所述风险类型。
12.根据权利要求11所述的微粒器件,其特征在于,所述异常分析单元还用于确定报警阈值,并基于所述分类结果与所述报警阈值的比较结果确定所述风险类型。
13.根据权利要求12所述的微粒器件,其特征在于,所述异常分析单元还用于,若所述分类结果小于所述报警阈值,确定所述风险类型为芯片老化类型;若所述分类结果大于等于所述报警阈值,确定所述风险类型为攻击注入类型。
14.根据权利要求11所述的微粒器件,其特征在于,所述微粒器件在所述芯片上对应有布局位置,以便在检测到所述异常信号时确定所述异常信号对应的监测位置;所述分类器用于基于所述异常信号和所述监测位置进行分类处理,得到所述分类结果。
15.根据权利要求10所述的微粒器件,其特征在于,所述异常分析单元连接有保护单元,用于启动与所述风险类型对应的保护响应机制。
16.根据权利要求15所述的微粒器件,其特征在于,所述风险类型包括芯片老化类型和/或攻击注入类型,所述保护单元还用于,若所述风险类型为所述芯片老化类型,发出报警提示,以提醒用户对所述芯片进行检查;若所述风险类型为所述攻击注入类型,启动保护机制,以对所述芯片进行保护;其中,所述保护机制包括关机、重启、自毁芯片、销毁关键路径密钥、清除关键路径密钥中的至少一个。
17.根据权利要求1所述的微粒器件,其特征在于,所述决策器,还用于若所述一致性判断结果表明所述多个逻辑运算结果相同,确定所述芯片正常。
18.根据权利要求1至17任一项所述的微粒器件,其特征在于,所述微粒器件随机布局在所述芯片的内部;和/或所述微粒器件布局在所述芯片内的敏感区域,以对所述芯片内的敏感区域进行监测;和/或所述微粒器件的数量是基于所述芯片的安全防护等级和/或用途确定的。
19.根据权利要求1至17任一项所述的微粒器件,其特征在于,所述微粒器件的布局位置是基于所述芯片的版图确定的。
20.根据权利要求18所述的微粒器件,其特征在于,所述敏感区域包括所述芯片的CPU总线区域、密码算法运算区域、ROM存储器区域、RAM存储器区域、Flash存储器区域、电源区域、时钟区域、FUSE区域中的至少一个。
21.一种芯片,其特征在于,包括:本体;至少一个根据权利要求1至20中任一项所述的微粒器件,所述微粒器件布置在所述本体上。
22.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求21中所述的芯片。
23.根据权利要求22所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备包括智能电表、台区融合终端、集中器、金融IC卡、环保卡、水卡、交通ETC卡、加油卡和燃气卡中的至少一个。
24.一种芯片防护方法,其特征在于,所述芯片具有微粒器件,所述微粒器件包括异构逻辑处理器,所述异构逻辑处理器包括多个逻辑运算单元,且所述多个逻辑运算单元的逻辑运算过程互不相同;所述方法包括:通过所述多个逻辑运算单元分别对相同输入信号进行逻辑运算,得到对应的多个逻辑运算结果;基于所述多个逻辑运算结果进行一致性判断,得到所述多个逻辑运算结果之间的一致性判断结果;基于所述一致性判断结果对所述芯片进行异常检测,以实现对所述芯片的防护。
25.根据权利要求24所述的方法,其特征在于,所述多个逻辑运算单元各自采用不同的逻辑门运算电路,所述逻辑门运算电路中逻辑门的个数小于等于10。
26.根据权利要求24所述的方法,其特征在于,所述多个逻辑运算单元各自采用不同的逻辑门运算电路,所述逻辑门运算电路包括第一逻辑门运算电路和至少一个第二逻辑门运算电路,其中,所述至少一个第二逻辑门运算电路是所述第一逻辑门运算电路的变形。
27.根据权利要求24所述的方法,其特征在于,所述基于所述一致性判断结果对所述芯片进行异常检测,包括:若所述一致性判断结果表明所述多个逻辑运算结果中存在不同,确定所述芯片存在异常情况;其中,所述异常情况用于指示所述芯片存在老化和/或所述芯片受到攻击注入。
28.根据权利要求24所述的方法,其特征在于,所述基于所述一致性判断结果对所述芯片进行异常检测,包括:若所述一致性判断结果表明所述多个逻辑运算结果相同,确定所述芯片正常。
29.根据权利要求27所述的方法,其特征在于,若所述芯片存在异常情况,所述方法还包括:生成异常信号,并将所述异常信号输入至分类器进行分类,得到分类结果,以便基于所述分类结果确定风险类型。
30.根据权利要求29所述的方法,其特征在于,所述基于所述分类结果确定所述风险类型,包括:若所述分类结果小于报警阈值,确定所述风险类型为芯片老化类型;若所述分类结果大于等于所述报警阈值,确定所述风险类型为攻击注入类型。
31.根据权利要求29所述的方法,其特征在于,所述微粒器件在所述芯片上对应有布局位置,以便在检测到所述异常信号时确定所述异常信号对应的监测位置;所述将所述异常信号输入至分类器进行分类,得到分类结果,包括:基于所述异常信号和所述监测位置进行分类处理,得到所述分类结果。
32.根据权利要求29所述的方法,其特征在于,在确定风险类型的情况下,所述方法还包括:若所述风险类型为芯片老化类型,发出报警提示,以提醒用户对所述芯片进行检查;若所述风险类型为攻击注入类型,启动保护机制,以对所述芯片进行保护;其中,所述保护机制包括关机、重启、自毁芯片、销毁关键路径密钥、清除关键路径密钥中的至少一个。
33.根据权利要求30所述的方法,其特征在于,通过以下方式确定所述报警阈值:获取所述芯片的使用环境信息;其中,所述使用环境信息用于指示所述芯片的使用环境的情况;基于所述使用环境信息进行预测,得到所述报警阈值。
34.一种芯片防护装置,其特征在于,所述芯片具有微粒器件,所述微粒器件包括异构逻辑处理器,所述异构逻辑处理器包括多个逻辑运算单元,且所述多个逻辑运算单元的逻辑运算过程互不相同,所述多个逻辑运算单元分别对相同输入信号进行逻辑运算,得到对应的多个逻辑运算结果;所述装置包括:获取模块,用于获取多个逻辑运算结果;异常检测模块,用于基于所述多个逻辑运算结果进行一致性判断,得到所述多个逻辑运算结果之间的一致性判断结果,并基于所述一致性判断结果对所述芯片进行异常检测,以实现对所述芯片的防护。
35.根据权利要求34所述的装置,其特征在于,所述多个逻辑运算单元各自采用不同的逻辑门运算电路,所述逻辑门运算电路中逻辑门的个数小于等于10。
36.根据权利要求34所述的装置,其特征在于,所述多个逻辑运算单元各自采用不同的逻辑门运算电路,所述逻辑门运算电路包括第一逻辑门运算电路和至少一个第二逻辑门运算电路,其中,所述至少一个第二逻辑门运算电路是所述第一逻辑门运算电路的变形。
37.根据权利要求34所述的装置,其特征在于,所述异常检测模块还用于,若所述一致性判断结果表明所述多个逻辑运算结果中存在不同,确定所述芯片存在异常情况;其中,所述异常情况用于指示所述芯片存在老化和/或所述芯片受到攻击注入。
38.根据权利要求34所述的装置,其特征在于,所述异常检测模块还用于,若所述一致性判断结果表明所述多个逻辑运算结果相同,确定所述芯片正常。
39.根据权利要求37所述的装置,其特征在于,所述装置还包括风险类型确定模块;所述风险类型确定模块,用于在所述芯片存在异常情况时将异常信号输入至分类器进行分类,并基于所述分类器的分类结果确定所述芯片的风险类型。
40.根据权利要求39所述的装置,其特征在于,所述风险类型确定模块还用于,若所述分类结果小于报警阈值,确定所述风险类型为芯片老化类型;若所述分类结果大于等于所述报警阈值,确定所述风险类型为攻击注入类型。
41.根据权利要求39所述的装置,其特征在于,所述装置还包括报警阈值确定模块,用于获取所述芯片的使用环境信息,并基于所述使用环境信息进行预测,得到所述报警阈值;其中,所述使用环境信息用于指示所述芯片的使用环境的情况。
42.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求24至33中任一项所述的方法。
43.一种电力终端,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求24至33中任一项所述的方法。



