一種光檢測電路以及具有該電路的安全晶片的製作方法
2023-12-08 07:36:31 1
專利名稱：一種光檢測電路以及具有該電路的安全晶片的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及測光的檢測電路，尤其涉及一種檢測有無光照的光檢測電路以及具有該電路的安全晶片。
背景技術：
安全晶片為TPM(Trusted Platform Module)可信任平臺模塊,是一個可獨立進行密鑰生成、加解密的裝置，內部擁有獨立的處理器和存儲單元，可存儲密鑰和特徵數據，在信息社會的各個領域中應用廣泛，其主要功能包括對用戶關鍵數據的安全存儲、加密、解 密以及身份識別等。正因為安全晶片中數據的重要性，物理攻擊成為獲取安全晶片中數據的主要攻擊手段之一。物理攻擊屬於侵入性攻擊，其需要破壞晶片封裝，藉助先進的半導體測試設備，實現攻擊的周期較長，探針技術就是典型的物理攻擊，該技術就是將晶片的內部連線直接暴露，進而觀察、操作、幹擾晶片的正常工作，達到攻擊目的，竊取、破壞安全信息。現有的安全晶片本身沒有光檢測電路，不能通過檢測有無光照進而判斷是否有破壞晶片封裝等入侵行為的發生。
實用新型內容本實用新型是要解決現有技術的上述問題，提出一種光檢測電路以及具有該電路的安全晶片。為解決上述技術問題，本實用新型提出的技術方案是設計一種光檢測電路，其包括將光轉換成電壓信號的感光電路、連接感光電路的用以放大所述電壓信號的前置放大電路、連接前置放大電路的用以對所述電壓信號進行二級放大並輸出檢測信號的二級放大電路。所述感光電路包括依次串接在基準電壓源端與地之間的第一電阻、第二電阻、光敏二極體，其中光敏二極體的負極接第二電阻、正極接地。所述前置放大電路包括全差分運算放大器，其正向輸入端通過第三電阻連接第一電阻與第二電阻的連接點、並通過第四電阻接其反向輸出端，其反向輸入端通過第五電阻接基準電壓源端、並通過第六電阻接其正向輸出端；其中第三電阻與第五電阻阻值相同，第四電阻與第六電阻阻值相同。所述二級放大電路包括閾值比較器，其正向輸入端連接所述全差分運算放大器的反向輸出端，其反向輸入端連接所述全差分運算放大器的正向輸出端，其輸出端輸出所述檢測信號。一種具有光檢測電路的安全晶片，其至少包括封裝殼、置於封裝殼內部的處理器、連接處理器的存儲單元、連接處理器的片內總線，其還包括將光轉換成電壓信號的感光電路、連接感光電路的用以放大所述電壓信號的前置放大電路、連接前置放大電路的用以對所述電壓信號進行二級放大並輸出檢測信號的二級放大電路，該二級放大電路的輸出端連接所述片內總線。[0009]本實用新型利用反向偏置PN節的光導電特性，檢測有無光照的發生。配置了光檢測電路的安全晶片，通過檢測安全晶片是否受到光照進而判斷安全晶片是否受到物理攻擊。當發現安全晶片受到光照時，會向系統發出警告，使得系統做出相應的保護措施，從而有效防止信息洩漏。
以下結合附圖
和實施例對本實用新型作出詳細的說明，其中圖I為本實用新型較佳實施例的電路原理圖；圖2為本實用新型較佳實施例在有/無光照時內部信號與輸出信號的波形圖。
具體實施方式
本實用新型揭示了一種光檢測電路，其包括將光轉換成電壓信號的感光電路20、連接感光電路的用以放大所述電壓信號的前置放大電路21、連接前置放大電路的用以 對所述電壓信號進行二級放大並輸出檢測信號的二級放大電路22。參看圖I示出的較佳實施例的電路原理圖，感光電路20包括依次串接在基準電壓源端VREF與地之間的第一電阻R1、第二電阻R2、光敏二極體D，其中光敏二極體D的負極接第二電阻R2、正極接地。前置放大電路包括全差分運算放大器，其正向輸入端通過第三電阻R3連接第一電阻Rl與第二電阻R2的連接點、並通過第四電阻R4接其反向輸出端，其反向輸入端通過第五電阻R5接基準電壓源端VREF、並通過第六電阻R6接其正向輸出端；其中第三電阻R3與第五電阻R5阻值相同，第四電阻R4與第六電阻R6阻值相同。二級放大電路包括閾值比較器，其正向輸入端連接所述全差分運算放大器的反向輸出端，其反向輸入端連接所述全差分運算放大器的正向輸出端。圖I中的VA和VB為感光電路中取樣電阻(即第一電阻Rl)兩端的電壓，VAB為取樣電阻兩端的電壓差，VPN為閾值比較器正向輸入端和反向輸入端之間的電壓差，Ir為光敏二極體D的反向漏電流。圖2顯示的是光檢測電路在有光照和無光照條件下，電路輸出與內部各節點的波形圖。光檢測電路工作原理為感光電路20中的基準電壓通過取樣電阻Rl和R2給光敏二極體提供反向偏置電壓，同時給全差分運算放大器的輸入端提供偏置電壓。R3至R6為全差分運算放大器的反饋電阻網絡，和全差分運算放大器構成前置放大電路21，閉環增益為R4/R3 (或R6/R5)。二級放大電路包括閾值比較器，VP為其正向輸入端電壓，VN為其反向輸入端電壓，OUT為其輸出端電壓，VDD為光檢測電路的電源電壓，VTH為閾值比較器的內建閾值電壓，閾值比較器的正向、反向輸入端和輸出端的電壓滿足如下關係VP>VN + VTH , OUT=VDD (5. I)VPVTH時，閾值比較器輸出電壓為VDD。例如，在有光照條件下，光敏二極體的反向漏電流Ir為50nA，取樣電阻Rl為200K歐，取樣電阻上的壓降為VAB=-IOmV,前置放大電路的閉環增益R4/R3為50，閾值比較器正向輸入端和反向輸入端電壓差VPN為500mV，比較器的內建閾值VTH=300mV，閾值比較器的輸出電壓為VDD。光檢測電路在沒有光照條件下，輸出電壓為0，在有光照條件下輸出電壓為電源電壓VDD。本實用新型還揭示了一種具有光檢測電路的安全晶片，其至少包括封裝殼、置於封裝殼內部的處理器、連接處理器的存儲單元、連接處理器的片內總線，其還包括將光轉換成電壓信號的感光電路、連接感光電路的用以放大所述電壓信號的前置放大電路、連接前置放大電路的用以對所述電壓信號進行二級放大並輸出檢測信號的二級放大電路，該二級放大電路的輸出端連接所述片內總線。在較佳實施例中，感光電路包括依次串接在基準電壓源端與地之間的第一電阻、第二電阻、光敏二極體，其中光敏二極體的負極接第二電阻、正極接地。前置放大電路包括全差分運算放大器，其正向輸入端通過第三電阻連接第一電阻與第二電阻的連接點、並通過第四電阻接其反向輸出端，其反向輸入端通過第五電阻接基準電壓源端、並通過第六電阻接其正向輸出端；其中第三電阻與第五電阻阻值相同，第四電阻與第六電阻阻值相同。二級放大電路包括閾值比較器，其正向輸入端連接所述全差分運算放大器的反向輸出端，其反向輸入端連接所述全差分運算放大器的正向輸出端，其輸出端連接所述片內總線用於輸出所述檢測信號。光檢測電路在沒有光照條件下，輸出電壓為0，在有光照條件下輸出電壓為電源電壓VDD。該信號通過片內總線傳至處理器，處理器內置控制程序，通過判斷光檢測電路輸出電平的高低來判斷安全晶片是否受到物理攻擊，進而採取相應的保護措施，從而有效防止信息洩漏。以上實施例僅為舉例說明，非起限制作用。任何未脫離本申請精神與範疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含於本申請的權利要求範圍之中。權利要求1.一種光檢測電路，其特徵在於，包括將光轉換成電壓信號的感光電路、連接感光電路的用以放大所述電壓信號的前置放大電路、連接前置放大電路的用以對所述電壓信號進行ニ級放大並輸出檢測信號的ニ級放大電路。
2.如權利要求I所述的光檢測電路，其特徵在於，所述感光電路包括依次串接在基準電壓源端與地之間的第一電阻、第二電阻、光敏ニ極管，其中光敏ニ極管的負極接第二電阻、正極接地。
3.如權利要求2所述的光檢測電路，其特徵在於，所述前置放大電路包括全差分運算放大器，其正向輸入端通過第三電阻連接第一電阻與第二電阻的連接點、並通過第四電阻接其反向輸出端，其反向輸入端通過第五電阻接基準電壓源端、並通過第六電阻接其正向輸出端；其中第三電阻與第五電阻阻值相同，第四電阻與第六電阻阻值相同。
4.如權利要求3所述的光檢測電路，其特徵在幹，所述ニ級放大電路包括閾值比較器，其正向輸入端連接所述全差分運算放大器的反向輸出端，其反向輸入端連接所述全差分運算放大器的正向輸出端，其輸出端輸出所述檢測信號。
5.ー種具有如權利要求I所述的光檢測電路的安全晶片，其至少包括封裝殼、置於封裝殼內部的處理器、連接處理器的存儲單元、連接處理器的片內總線，其特徵在於，還包括將光轉換成電壓信號的感光電路、連接感光電路的用以放大所述電壓信號的前置放大電路、連接前置放大電路的用以對所述電壓信號進行ニ級放大並輸出檢測信號的ニ級放大電路，該ニ級放大電路的輸出端連接所述片內總線。
6.如權利要求5所述的安全晶片，其特徵在於，所述感光電路包括依次串接在基準電壓源端與地之間的第一電阻、第二電阻、光敏ニ極管，其中光敏ニ極管的負極接第二電阻、正極接地。
7.如權利要求6所述的安全晶片，其特徵在於，所述前置放大電路包括全差分運算放大器，其正向輸入端通過第三電阻連接第一電阻與第二電阻的連接點、並通過第四電阻接其反向輸出端，其反向輸入端通過第五電阻接基準電壓源端、並通過第六電阻接其正向輸出端；其中第三電阻與第五電阻阻值相同，第四電阻與第六電阻阻值相同。
8.如權利要求7所述的安全晶片，其特徵在於，所述ニ級放大電路包括閾值比較器，其正向輸入端連接所述全差分運算放大器的反向輸出端，其反向輸入端連接所述全差分運算放大器的正向輸出端，其輸出端連接所述片內總線用於輸出所述檢測信號。
專利摘要本實用新型公開了一種光檢測電路，其包括將光轉換成電壓信號的感光電路、連接感光電路的用以放大所述電壓信號的前置放大電路、連接前置放大電路的用以對所述電壓信號進行二級放大並輸出檢測信號的二級放大電路。本實用新型還公開了具有光檢測電路的安全晶片。本實用新型利用反向偏置PN節的光導電特性，檢測有無光照的發生。配置了光檢測電路的安全晶片，通過檢測安全晶片是否受到光照進而判斷安全晶片是否受到物理攻擊。當發現安全晶片受到光照時，會向系統發出警告，使得系統做出相應的保護措施，從而有效防止信息洩漏。
文檔編號G01R31/28GK202372617SQ20112054030
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月21日 優先權日2011年12月21日
發明者吳曉勇, 徐浩, 王新亞 申請人:深圳國微技術有限公司