[實用新型]一種芯片電磁屏蔽結構

有效

• 申請號: 201220701429.X
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN202996828U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 陳杰;王良清
• 申請（專利權）人: 深圳國微技術有限公司
• 主分類號: H01L23/552
• 分類號: H01L23/552
• 代理公司: 深圳市康弘知識產權代理有限公司 44247
• 代理人: 胡朝陽;孫潔敏

技術領域

本實用新型涉及芯片物理防護領域，尤其涉及一種芯片電磁屏蔽結構。

背景技術

安全芯片通常存儲了客戶的機密信息，比如銀行卡密碼，指紋信息，數字電視付費信息等等，因此這類芯片的安全性就顯得非常重要。

如圖5所示，目前針對安全芯片的主要攻擊手段有：

1.??侵入式攻擊

主要原理是利用聚焦離子束（FIB）和微探針技術，對芯片進行金屬線切斷，重新連接，以及監測信號。侵入式攻擊需要破壞芯片封裝，不屬于本專利討論的重點。

2.??非侵入式攻擊

非侵入式攻擊不需要破壞芯片封裝，主要有旁道分析和故障攻擊二大類方法。旁道分析主要的原理是由于芯片工作時，尤其在加解密時，功耗，電磁，等旁道信號的變化會給攻擊者提供了有用的信息，通過簡單功耗分析，差分功耗分析，電磁分析等統計學的方法，可以有效地破解安全芯片；故障攻擊的主要原理是對芯片隨機進行一定的能量注入干擾，比如激光，電壓毛刺，電磁等，這些異常能量干擾有可能暴露系統漏洞，或者使芯片進入非安全工作模式，從而泄露機密數據。

??非侵入式攻擊由于成本較低，成為攻擊者首先考慮的方法。其中旁道分析中的功耗分析較為流行，針對這種分析方法目前已經有比較有效的防御措施，比如采用功耗平衡，隨機加擾等方法，特別是當芯片規模比較大時，由于功耗曲線包含了很多其他模塊的信息，攻擊者很難提取出關鍵模塊的真實功耗曲線，使得這種方法的前提條件難以滿足。在這種情況下，攻擊者會轉而采用電磁分析的方法。與功耗分析相比，電磁分析的方法類似，但是該方法采樣的是芯片工作時泄露的電磁信號，而不是工作時的功率消耗。如果攻擊者知道關鍵安全模塊的大致位置，便可以準確有效的獲得其電磁數據，從而進行電磁分析，給芯片的安全造成很大的威脅。

非侵入式攻擊中的電磁攻擊也是較為常用的方法，其原理和其他故障攻擊一樣，不同點在于采用電磁信號作為干擾源，使芯片有可能泄露關鍵數據或者運行在非安全模式下。因此，如果能設計一個電磁屏蔽結構，既可以屏蔽芯片外部的電磁干擾，又能防止電磁信號的泄露，將會大大增加芯片的安全性。

目前，芯片的保護結構在物理方面的防御措施是非常不夠的，針對電磁分析和攻擊的研究也甚少。在微電子集成電路工藝中，之所以很難設計一個電磁屏蔽層的主要原因在于若采用同層金屬來實現，會因為熱膨脹系數的差異，導致金屬出現分層剝離現象，嚴重影響芯片良率。為了解決這個問題，有些技術采用特殊的封裝，或者單獨在芯片表面覆蓋一個金屬層，但是這樣會使芯片的成本較高，并且需要和封裝廠家和生產廠家做技術溝通和配合。即使可以實現，在這些技術中，也沒有考慮到芯片的側面和背面保護，攻擊者仍然可以獲得電磁泄露信息和進行電磁攻擊。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對上述現有技術存在的缺陷，提出一種芯片電磁屏蔽結構。

本實用新型采用的技術方案是，設計一種芯片電磁屏蔽結構包括硅襯底、深阱和設于深阱上方的芯片，一設于芯片表面的金屬屏蔽罩，所述的金屬屏蔽罩由頂層密閉的矩形波屏蔽層和側面凹凸狀屏蔽層構成。

在一實施例中，所述的矩形波屏蔽層包括：頂層金屬屏蔽層，次頂層金屬屏蔽層，和連接頂層金屬屏蔽層和次頂層金屬屏蔽層的側面金屬屏蔽層，所述的頂層金屬屏蔽層、次頂層金屬屏蔽層和側面金屬屏蔽層形成一個表面密閉結構。

所述的側面凹凸狀屏蔽層包括間隔設置的水平金屬屏蔽層和連接水平金屬屏蔽層的中間金屬屏蔽層，所述的水平金屬屏蔽層和中間金屬屏蔽層形成一個側面密封結構。

與現有技術相比，本實用新型具備以下優點：

1.??結構簡單，方便大規模數字電路實現。

2.??利用現有的工藝技術，生產加工時不需要生產廠家更改工藝技術。

3.??金屬屏蔽層制造了一個密閉結構，對芯片各方向的電磁干擾進行屏蔽，同時也防止了電磁信息的泄露。

4.??金屬屏蔽層對激光有一定的能量削減作用，在一定程度上可以抵御激光故障攻擊。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的剖面圖；

圖3為本實用新型的金屬屏蔽層的結構示意圖；

圖4為本實用新型的俯視圖；

圖5為芯片攻擊手段的種類分析圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對實用新型進行詳細的說明。

如圖1、2所示，本實用新型提出的芯片電磁屏蔽結構，包括硅襯底1、深阱2、設于深阱上方的芯片，該芯片表面設置的金屬屏蔽罩3，金屬屏蔽罩由頂層密閉的矩形波屏蔽層和側面凹凸狀屏蔽層構成。