識別電路的方法、集成電路設備和用於檢測煙塵的設備的製作方法

2023-10-09 19:05:39 2

識別電路的方法、集成電路設備和用於檢測煙塵的設備的製作方法
【專利摘要】本申請提供了識別電路的方法、集成電路設備和用於檢測煙塵的設備。所述方法包括：提供包括電路硬體裝置和放射源的裝置，其中放射源機械地連接到電路硬體裝置，並且放射源具有預定的放射性指紋，所述預定的放射性指紋具有至少包括第一放射性指紋特性的一組放射性指紋特性；基於由放射源發出的輻射，檢測至少一些放射性指紋特性；以及至少部分地基於檢測到的放射性指紋特性，識別電路硬體裝置的至少第一識別特性。
【專利說明】識別電路的方法、集成電路設備和用於檢測煙塵的設備

【技術領域】
[0001] 本發明一般涉及電子電路裝置的領域，所述電子電路裝置包括放射性檢測器和/ 或與電子電路"放射性通信"（參見下面在【具體實施方式】部分的定義子部分中的定義）的放 射源。

【背景技術】
[0002] 當不是天然放射性的一些同位素原子核採用某些高能粒子轟擊時，會產生人工產 生的放射性同位素。每個放射性同位素通過半衰期值（其涉及放射性材料隨著時間的推移 而變得具有更小放射性的方式）以及通常以居裡（Ci)或以貝克勒爾（Bq)為單位測量的活 度來表徵。一個Ci單位等於每秒3. 7X101(I次衰變。一個Bq單位等於每秒1次衰變。更具 體地，半衰期是一部分放射性材料中的原子核的一半衰變掉所花費的時間的平均長度。人 工產生的放射性同位素和天然放射性同位素之間的比較/對比的一些點如下：（i)天然和 人工放射性材料都根據半衰期值"衰變";和（ii)人工放射性同位素一般相對於天然放射性 同位素具有較短的半衰期周期值。
[0003] 存在著集成電路晶片（IC)形式的傳統裝置，其具有被機械連接從而與IC的電路 "放射性通信"的放射性材料。在該文件中，放射源材料與電路放射性通信的裝置在本文中 將有時被描述為具有"嵌入源"。存在著IC形式的傳統裝置，其具有與IC進行數據通信的 放射性檢測器（在本文中有時被稱為"輻射檢測器"，其不應與例如可見光檢測器混淆）。在 該文件中，放射性檢測器與電路進行數據通信的裝置在本文中將有時被描述為具有"嵌入 檢測器"。


【發明內容】

[0004] 根據本發明的一方面，提供了用於識別電路的方法和相關聯的硬體。該方法包括 以下步驟（不一定按下面的順序）：（i)提供包括電路硬體裝置和放射源的裝置，其中放射 源機械地連接到電路硬體裝置，並且放射源具有預定的放射性指紋，所述預定的放射性指 紋具有至少包括第一放射性指紋特性的一組放射性指紋特性；（ii)基於由放射源發出的 輻射，檢測至少一些放射性指紋特性；以及（iii)至少部分地基於檢測到的放射性指紋特 性，識別電路硬體裝置的至少第一識別特性。
[0005] 根據本發明的另一方面，集成電路設備包括：集成電路晶片；放射源；連接硬體裝 置；以及輻射檢測模塊。放射源通過連接硬體裝置機械地連接到集成電路晶片。輻射檢測 模塊可操作地連接到集成電路晶片，使得輻射檢測模塊與放射源放射性通信。輻射檢測模 塊被構造、定位、編程和/或連接以確定下述中的至少一種：（i)隨著時間的推移從被總計 地考慮的放射源和外部輻射源接收的總輻射劑量，和/或（ii)在給定的時間點從被總計地 考慮的放射源和外部輻射源接收的總輻射量。
[0006] 根據本發明的另一方面，用於檢測煙塵的設備包括：放射源；輻射檢測器；以及煙 塵警報模塊。放射源與輻射檢測器放射性通信。輻射檢測器將檢測信號發送給煙塵檢測器 模塊，其中檢測信號至少部分地基於從放射源發出的輻射。煙塵檢測器模塊被連接、構造和 /或編程為在檢測信號指示煙塵存在的情況下發送出警報信號。放射源是具有小於432年 的半衰期的人工產生的放射性同位素。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是根據本發明的示例性多用途設備的實施例的框圖。

【具體實施方式】
[0008] 圖1是示出設備100的框圖，其包括：IC基板101;源固定硬體102;放射源材料 (在本文中有時也被稱為輻射源材料）104 ;輻射檢測器106 ;控制模塊（"mod"）108 ;硬體 完整性子模塊11〇(包括指紋資料庫111);經過時間子模塊112(包括速率與時間（rate versustime)資料庫113);輻射限制子模塊114 ;煙塵檢測器子模塊118 ;輸入/輸出（I/ 0)路徑120 ;以及被連接器具組122 (包括揚聲器213、顯示器214以及氣囊216)。非常概 括地描述設備100 : (i)源固定硬體102機械地固定輻射源材料104 ; (ii)檢測器106檢測 由源104發出的輻射，並且發送該信息給控制模塊108;(iii)控制模塊108具有用於執行 各種邏輯功能的硬體、軟體和/或固件，其中一些邏輯功能使用檢測到的輻射作為輸入；以 及（iv)被連接的器具組122具有至少部分地由控制模塊108控制的各種器具（例如揚聲 器213由控制模塊108控制以充當煙塵警報）。
[0009] 應當記住的是，設備100是被討論以示出本發明許多方面的示例性多用途裝置， 本公開的許多以商業產品為導向的實施例僅具有示例性設備1〇〇的新穎特徵和特性的某 個子集。
[0010] 源固定硬體102將源材料104機械連接（參見下面的定義）到IC基板101，使 得放射源材料104與電路（具體是輻射檢測器106)放射性通信。在該實施例中，源材料 是基板自身的一個層，其嵌入層疊形式的IC基板的其它層中，並且源固定硬體是IC基板 的其它層，其嵌入並固定放射源層。可替換地，固定硬體可以以包括但不限於下述方式的 方式固定源材料：（i)跨越基板的外表面伸展（例如作為放射性底部填充（radioactive underfill)) ;(ii)作為包裝在IC基板材料內的粒子；（iii)作為安裝在IC基板的外表面上 或其附近的粒子；（iv)採用IC基板中的網目（mesh)或跡線（或網目或跡線上的薄層）的 形式；和/或（V)在IC基板上、IC基板中和/或IC基板附近的其它位置和/或幾何結構。
[0011] 在該實施例中，放射源材料104是可以包括放射性同位素以及諸如粘合劑 (binder)之類的其它材料的混合物的層。在該實施例中，組成放射源104的放射性同位素 可以是天然存在的或人造的，並且具有"相對短的半衰期"（即小於432年）。可替換地，本 公開的各種實施例中的放射源材料可以：（i)專門由單個放射性同位素形成；（ii)由與諸 如粘合劑之類的其它非放射性材料一起混合的單個放射性同位素形成；（iii)人造放射性 同位素；（iv)天然存在的放射性同位素；和/或（V)人造和天然存在的同位素（在混合物 中具有或不具有非放射性材料）的混合物。當在下面討論控制模塊108的子模塊時，將有 關於什麼種類的放射源材料在本公開的各種實施例中最優地工作的一些更詳細的討論。本 公開的一些實施例甚至可能不需要在設備中存在輻射源。
[0012] 放射源通過放射性衰變產生輻射。放射源可以通過包括下述特性的特性來描述： (i)發射的輻射類型，諸如：(a)阿爾法粒子、(b)貝塔粒子、（c)中子、（d)x射線、和/或（e) 伽瑪；（ii)相應的半衰期；以及（iii)相應的活度。阿爾法粒子是輻射類型中具有最小穿 透性的。具有最大穿透性的粒子是中性粒子，其包括：（i)中子；（ii)x射線；以及（iii)伽 瑪射線。半衰期是給定樣本中的同位素原子的一半經歷衰變的時間量。一般地，具有長半 衰期的天然存在的放射性同位素不具有非常高水平的放射性。人工產生的放射性同位素可 以以變化的強度或活度來製備以適合於應用，並且可以具有相對短的半衰期。對於包括多 種分別具有不同半衰期的放射性同位素的單個放射源：有時有可能基於發射出一定強度的 輻射的類型和發射出的輻射的相應能量來分別單獨地跟蹤單個組分同位素的衰變。
[0013] 本公開的一些實施例包括具有經證實的初始放射性水平的單個或多個同位素的 輻射源。本公開的一些實施例將輻射源嵌入到晶片或電路中或者緊鄰著晶片或電路。
[0014] 現在將討論輻射檢測器106。在該實施例中，輻射檢測器是"嵌入型輻射檢測器"。 本發明的一些實施例可能不需要在設備中存在輻射檢測器。
[0015] 現在將討論控制模塊的各種子模塊，以硬體完整性子模塊110和其"指紋"資料庫 111開始。更具體地，本發明的一些實施例包括在IC組件中和/或IC組件上的放射源材 料，使得從源材料發出的輻射的模式（或"指紋"）充當用於識別IC組件的製造商和/或示 出IC組件並非偽造品的方式。指紋可能包括：輻射類型、強度、在一定時間間隔內發生的強 度變化、發出的輻射的動量、和/或能量分布。指紋資料庫111包括與一個或多個IC製造 商相關聯的模式信息。子模塊110提供用於確定由檢測器106檢測的輻射是否滿足分別與 授權且合格的代工廠（foundry)相關聯的多個模式中的至少一個模式的邏輯。如果由檢測 器106檢測並且由子模塊110分析的模式並非來自受信任的代工廠，則子模塊110可以被 構造和/或編程為採取各種動作，諸如禁用IC和/或警告IC的用戶。作為備選方案，用於 分析由IC發出的輻射的檢測器和/或邏輯可以不包括在IC和/或IC所存在於的設備中 或不包括在其上。
[0016] 在本發明的一些實施例中，外部輻射檢測器可以用於檢測諸如X射線或伽瑪射線 的中性輻射源，以確定來自一個批次的哪些晶片或電路具有適當的輻射類型和強度。外部 輻射檢測器可以是：（i)電離檢測器（手持式或其它形式）；（ii)蓋革計數器；或（iii)其 它檢測器，其取決於：（i)放射源活度、（ii)輻射類型、和（iii)能量。
[0017] 對於阿爾法粒子輻射源，由於阿爾法粒子的短程，輻射檢測器可以嵌入到電路中。 使用阿爾法粒子輻射的一個優點在於不會造成安全危害，因為輻射通常不會到達封裝外 偵lJ。內部檢測器可以是微蓋革計數器（micro-Geigercounter)或甚至是基於單事件翻轉 (SEU)的檢測器（諸如靜態隨機存取存儲器（SRAM)，其中單事件翻轉的數量與檢測到的輻 射量成比例）。
[0018] 為了更詳細地解釋，本發明的一些實施例包括在晶片或電路中建立的具有經證實 的初始放射性水平的（單個或多個同位素的）放射源材料。對於這些實施例，內部或外部檢 測器確定來自一個批次的哪些晶片或電路具有適當的輻射類型和強度（即"輻射指紋"）。 來自不受信任的代工廠的晶片或電路或偽造部件將不會具有正確的輻射指紋，即使在偽造 晶片/電路中存在某種類型的嵌入放射源。輻射指紋的細節（類型、通量等）將幾乎肯定 與受信任的代工廠所使用的那些不同。
[0019] 在確定更換部件的起源很重要的情況下，本公開的一些實施例具有有用的應用， 諸如在航空、航天和汽車工業中。此外，在需要認證經證實的更換部件確實被安裝的認證領 域中可以具有有用性。
[0020] 總之，子模塊110基於放射性指紋確定IC的一個或多個"識別特性"。一些可能的 識別特性包括：電路的真偽性，電路的製造位置，電路的製造實體，電路的製造日期，電路的 指定客戶，電路的型號/修訂版，與電路相關聯的保修政策，對於每個電路而言唯一的序列 號，用於電路的埠映射，被授權與該電路一起使用的軟體、硬體和/或固件的標識，和/或 針對該電路的期望地域市場。在基於放射性指紋確定電路的製造日期的實施例中，該日期 標識通過讓電路製造商在不同時間使用具有不同指紋（例如，一個指紋用於2013年8月的 IC版本，以及另一個指紋用於2013年9月的IC版本）的放射源來實現。這與下面將結合 經過時間子模塊112討論的、使用放射源以通過在各個時刻測量來自源的放射性來進行經 過時間的測量不同。
[0021] 現在將討論經過時間子模塊112。在該實施例中，子模塊112基於來自檢測器106 的輸入，確定在由源材料發出的輻射水平的當前測量和初始測量之間的經過時間。這在包 括但不限於以下應用的應用中會是有用的：（i)要知道自從備用電池更換以來的時間（例 如,煙塵檢測器中的電池）；以及（ii)要知道關鍵組件的壽命（例如,汽車電池的壽命）。 應該注意的是，根據本發明的時間測量方面的實施例不一定需要輻射檢測器。
[0022] 與確定經過時間相關聯的科學原理和數學等式的解釋如下。
[0023] 輻射強度由指數衰變公式支配：
[0024] 1 = 1，"
[0025]其中示出初始活度Itl以及在時間t的活度I。根據以下公式，衰變常數A與半衰 期T1/2相關：

【權利要求】
1. 一種識別電路的方法，所述方法包括： 提供包括電路硬體裝置和放射源的裝置，其中所述放射源機械地連接到所述電路硬體 裝置，並且所述放射源具有預定的放射性指紋，所述預定的放射性指紋具有至少包括第一 放射性指紋特性的一組放射性指紋特性； 基於由所述放射源發出的輻射，檢測至少一些放射性指紋特性；以及 至少部分地基於檢測到的放射性指紋特性，識別所述電路硬體裝置的至少第一識別特 性。
2. 如權利要求1所述的方法，其中所述第一識別特性是下述中的一種：電路的真偽性， 電路的製造位置，電路的製造實體，電路的製造日期，電路的指定客戶，電路的型號/修訂 版，與電路相關聯的保修政策，對於每個電路而言唯一的序列號，用於電路的埠映射，被 授權與電路一起使用的軟體、硬體和/或固件的標識，和/或針對電路的期望地域市場。
3. 如權利要求1所述的方法，其中所述電路硬體裝置採取集成電路的形式。
4. 如權利要求1所述的方法，其中檢測到的放射性指紋特性包括下述中的至少一種： 輻射類型、強度、在一定時間間隔內發生的強度變化、發出的輻射的動量、和/或能量分布。
5. 如權利要求1所述的方法，其中所述放射源包括多個不同的放射性同位素。
6. 如權利要求1所述的方法，其中所述放射源永久且機械地連接到所述電路硬體裝 置，使得在不毀壞下述中的至少一個的情況下不能將所述電路硬體裝置與所述放射源分 離：所述放射源、和/或所述電路硬體裝置。
7. -種集成電路設備，包括： 集成電路晶片； 放射源； 連接硬體裝置；以及 輻射檢測模塊； 其中： 所述放射源通過所述連接硬體裝置機械地連接到所述集成電路晶片； 所述輻射檢測模塊可操作地連接到所述集成電路晶片，使得所述輻射檢測模塊與所述 放射源放射性通信；以及 所述輻射檢測模塊被構造、定位、編程和/或連接以確定下述中的至少一種：（i)隨著 時間的推移從被總計地考慮的所述放射源和外部輻射源接收的總輻射劑量，和/或（ii)在 給定的時間點從被總計地考慮的所述放射源和外部輻射源接收的總輻射量。
8. 如權利要求7所述的設備，還包括響應模塊，所述響應模塊被構造、編程、定位和/ 或連接以便當下述中的至少一個超過預定的閾值水平時引起響應動作：（i)所述總福射劑 量，和/或（ii)在給定的時間點的總輻射量。
9. 如權利要求7所述的設備，其中所述輻射檢測模塊包括靜態隨機存取存儲器SRAM。
10. 如權利要求7所述的設備，其中所述輻射檢測模塊包括微蓋革計數器。
11. 如權利要求7所述的設備，其中所述輻射檢測模塊被構造、定位、編程和/或連接以 確定隨著時間的推移從被總計地考慮的所述放射源和外部輻射源接收的總輻射劑量。
12. 如權利要求7所述的設備，其中所述輻射檢測模塊被構造、定位、編程和/或連接以 確定在給定的時間點從被總計地考慮的所述放射源和外部輻射源接收的總輻射量。
13. 如權利要求7所述的設備，其中所述連接硬體裝置至少部分地由所述集成電路芯 片的基板材料形成。
14. 如權利要求13所述的設備，其中所述放射源採取所述集成電路晶片中的層堆棧中 的疊片層的形式。
15. 如權利要求7所述的設備，其中所述連接硬體將所述放射源機械地連接到所述集 成電路晶片的外表面。
16. -種用於檢測煙塵的設備，所述設備包括： 放射源； 輻射檢測器；以及 煙塵警報模塊； 其中： 所述放射源與所述輻射檢測器放射性通信； 所述輻射檢測器將檢測信號發送給所述煙塵檢測器模塊，其中所述檢測信號至少部分 地基於從所述放射源發出的輻射； 所述煙塵檢測器模塊被連接、構造和/或編程以便在所述檢測信號指示煙塵存在的情 況下發送出警報信號；以及 所述放射源是具有小於432年的半衰期的人工產生的放射性同位素。
17. 如權利要求16所述的設備，其中所述輻射檢測器包括電離室。
【文檔編號】G01T1/185GK104516011SQ201410498022
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】M·S·戈登, K·P·羅德貝爾 申請人:國際商業機器公司