[發明專利]集成電路和電子設備

有效

• 申請號: 201010281753.6
• 申請日: 2010-09-13
• 公開（公告）號: CN102024810A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 信方浩美
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L23/58;G06K19/077
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 宋鶴;南霆

技術領域

本發明涉及其中包括加密電路的集成電路以及電子設備。

背景技術

關于集成電路(IC)卡，當在IC卡與主計算機之間執行數據的發送/接收時，為了即使在IC卡中存儲的機密信息在發送/接收數據的過程中發生泄露的情況下也防止發生問題，經加密的數據被用作要發送/接收的數據。

當前最常用作用于加密這種數據的方法的方法是數據加密標準(DES)。

在DES中，為了對數據加密，這種IC卡的所有者和主計算機具有相同的密鑰。另外，在DES中，數據的發送方利用密鑰對數據加密，并且發送經加密數據。數據的接收方利用同一密鑰對數據解密，并且提取消息。

即使當惡意第三方在通信過程中秘密獲得數據時，只要第三方沒有密鑰，第三方很難對數據解密并提取消息。

另外，關于用于執行加密/解密的密鑰的數據被存儲在設在IC卡中的非易失性存儲器中，例如電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)。

在加密/解密時，執行將關于密鑰的數據直接傳送到設在IC卡中的加密引擎的控制，而不使用中央處理單元(CPU)。利用該控制，使用了其中即使IC卡的所有者或者開發IC卡的工程師也無法提取關于密鑰的數據的配置，從而保持了安全性。

存在兩種類型的IC卡，即接觸式IC卡和非接觸式IC卡。

接觸式IC卡的表面上具有多個金屬端子。在使用IC卡時，IC卡被插入讀寫器設備。在這種情況下，在讀寫器設備中，金屬端子與讀寫器設備相接觸。讀寫器設備向IC卡提供電力和信號，從而使設在IC卡中的IC工作以使得必要處理被執行。

對于非接觸式IC卡，例如使用圖1所示的配置。

布置在非接觸式IC卡1中的天線11接收來自讀寫器設備2的磁力線LM，并且把磁力線LM轉換為指示出電動勢的信號。在該示例中，信號被輸入到射頻(RF)芯片12，并且RF芯片12提取必要的信號。

在IC卡1中，根據在天線11中生成的電動勢生成恒定電壓。該恒定電壓被提供給執行與安全相關聯的處理的安全應用模塊(SAM)芯片13，并且SAM芯片13執行必要的處理。

SAM芯片13所執行的處理的結果被發送回RF芯片12。在RF芯片12中，該結果被疊加于信號波形，并且被發送回讀寫器2。

在這種情況下，經加密數據被用作所發送/接收的信號。這保證了系統的安全性。

然而，P.Kocher等人已經報告了一種攻擊方法(差分功率分析(DPA)攻擊)，其中測量流經IC卡的消耗電流并且其中通過對消耗電流執行統計處理而提取密鑰。

在DPA攻擊中，使用大約1000種不同的明文執行加密運算。測量執行加密運算時的消耗電流以獲得其波形。通過對消耗電流執行統計處理而提取密鑰。

類似地，也可以對非接觸式IC卡執行DPA攻擊。只有執行與安全相關聯的處理的SAM芯片被卸下。通過提供電力和必要的信號，使SAM芯片工作。相應地，DPA攻擊可被執行。

另外，當流經IC芯片中的每個電路中用于輸出的布線圖案的電流發生改變時，在布線圖案附近形成的微小磁場根據電流改變而改變。

如圖2所示，當在將IC芯片安裝在被密封的塑料封裝中的狀態下使小型線圈CL靠近該IC芯片時，可以獲得一信號，該信號指示出其中線圈CL可以接收磁力線的小區域中的磁力線。

然后，利用輸入到IC芯片/從IC芯片輸出的信號與所獲得的指示出磁力線的信號之間的關系來估計加密電路的位置。在該位置獲得指示出磁力線的更具體信號的波形，并且執行與在DPA攻擊中執行的處理類似的統計處理。如果正確地執行了對加密電路的位置的估計，那么可以獲得諸如關于密鑰的信息之類的安全信息。

上面的攻擊被稱為差分電磁分析(DEMA)攻擊。關于DEMA攻擊的特征，可以利用DEMA攻擊執行以電路的一部分為目標的攻擊。

圖3是圖示出DEMA攻擊的特征的示圖。

例如，當為了預防DPA攻擊而布置使利用隨機數控制的噪聲電流流動的電路3時，確信地將指示出噪聲電流的要素疊加于消耗電流的波形。

然而，在測量磁力線的情況下，由噪聲電流引起的磁力線所指示出的磁場要素的強度隨著離圖3所示的噪聲電流源的距離而減小。在離噪聲電流源預定距離或者離其更遠的區域中可以獲得指示出不受噪聲電流影響的磁力線的信號。

當作為DEMA攻擊對象的電路(例如加密電路)存在于該區域時，可以獲得指示出不受噪聲電流影響的磁力線的信號。