[發(fā)明專利]一種片上系統(tǒng)單芯片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310352465.9
• 申請日: 2013-08-13
• 公開（公告）號: CN103473187B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 景蔚亮;陳邦明
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新儲集成電路有限公司
• 主分類號: G06F15/78
• 分類號: G06F15/78
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 吳俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種片上系統(tǒng)單芯片，尤其涉及一種即能用作大容量獨立式存儲器又能作為大容量智能卡使用的片上系統(tǒng)單芯片及其工作方法。

背景技術(shù)

對于傳統(tǒng)的智能卡芯片來說，一般采用接觸式接口(比如7816接口)，和其它非接觸式接口(如藍牙接口，射頻接口等等)，如圖1所示。整個芯片中至少有一個微控制器(MCU)，或一個藍牙接口(BT)，或一個射頻接口(RF)，一個只讀存儲器(ROM)，一個靜態(tài)隨機存儲器(SRAM)，一個電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)，或一個7816接口和安全模塊。其中只讀存儲器用作引導區(qū)，里面存放的有芯片操作系統(tǒng)及引導程序，靜態(tài)隨機存儲器用作數(shù)據(jù)區(qū)，存放臨時數(shù)據(jù)，電可擦可編程只讀存儲器用來存儲個人機密信息，但容量不會太大。存儲在電可擦可編程只讀存儲器中的信息一般采用3DES，AES或者RSA等的加密方式加密后與外通信，這樣可以防止存儲的信息被盜取，提高了信息的安全性。這種智能卡芯片大多采用180nm、130nm和90nm的工藝，然而隨著用戶個人信息越來越多，電可擦可編程只讀存儲器為了實現(xiàn)存儲更多的信息，只能把容量不斷做大。但是在180nm、130nm和90nm的工藝下電可擦可編程只讀存儲器尺寸相對于先進工藝下實現(xiàn)的等容量非易失性存儲器較大，如果把其容量增大，這樣整個芯片面積會大大增加，成本隨之也增高。為了實現(xiàn)存儲更多的數(shù)據(jù)信息，現(xiàn)在用的最多的是一種高密度存儲智能卡，設(shè)計結(jié)構(gòu)一般是兩顆芯片堆疊而成，如圖2所示。上面一顆芯片即如圖1描述的傳統(tǒng)低容量智能卡芯片，下面的一顆芯片是在先進工藝上實現(xiàn)的獨立式大容量存儲器，接口大多為串行方式(SPI或SQI)，用來存儲個人信息比如指紋，賬戶，密碼等等。

接口為串行傳輸方式(SPI或SQI)的大容量獨立式存儲器是一種可重復擦寫操作的存儲器，其機構(gòu)如圖3所示。接口為SQI或SPI，微控制器通過地址和數(shù)據(jù)總線訪問程序存儲器，靜態(tài)隨機存儲器和寄存器組，寄存器組經(jīng)過高壓控制邏輯訪問存儲器陣列。數(shù)據(jù)信息都被存儲在存儲器陣列中，存儲器陣列不僅可以被重復擦寫而且容量也很大。

這樣的一個智能卡，對于用戶來說雖然可以存儲更多的用戶信息，但是存在安全隱患。別人可以通過解剖芯片，測試大容量存儲器的接口，就可以得到存儲器里面的個人信息，造成信息流失。

高密度存儲智能卡因為采用的是上下兩顆芯片堆疊而成的方式，所以封裝后的智能卡是比較厚的。然而對于當前的數(shù)字化信息時代來說，消費類電子產(chǎn)品只有具有多功能，體積薄而小才具有競爭性，比如智能手機，3D電視機，做的越來越薄。顯而易見，厚的智能卡也需要改進設(shè)計，往多功能且薄的方向發(fā)展，才能滿足用戶需求。

上下兩顆芯片堆疊而成的智能卡增加了成本。因為此智能卡是兩顆芯片堆疊而成，每顆芯片在封裝前都會做產(chǎn)品驗證，測試，然后再對兩顆芯片堆疊后的產(chǎn)品做測試。這比正常的單顆芯片，多了2次驗證，測試過程，不僅花費了更多的時間和人力，而且同時還增加了成本。封裝時，先把上下兩顆芯片之間的引腳封裝到一起，然后再把對外輸入和輸出引腳單獨拉出來。這樣的封裝相對于單芯片封裝來說多了一道封裝工藝，使封裝的成本也加大了。

本發(fā)明提出了一種即能用作大容量獨立式存儲器又能作為大容量智能卡使用的片上系統(tǒng)單芯片及其工作方法，該設(shè)計可以解決上述所有的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了使智能卡不僅能存儲更多的信息數(shù)據(jù)，而且存儲的信息數(shù)據(jù)不易被盜取，同時使智能卡做薄，提出了一種即能用作大容量獨立式存儲器又能作為大容量智能卡使用的片上系統(tǒng)單芯片及其工作方法。

本發(fā)明提出了一種片上系統(tǒng)單芯片，包括微控制器，其用于處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)；智能卡傳輸接口，其與所述微控制器連接，用來傳輸智能卡數(shù)據(jù)；大容量獨立式存儲器串行傳輸接口，其與所述微控制器連接，用來傳輸存儲器數(shù)據(jù)；存儲單元，其與所述微控制器連接，用來存儲用戶數(shù)據(jù)、大容量智能卡芯片應(yīng)用的操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)和大容量獨立式存儲器應(yīng)用的操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)；選擇單元，其控制所述智能卡傳輸接口和所述大容量獨立式存儲器串行傳輸接口的工作狀態(tài)。

其中，所述智能卡傳輸接口、所述大容量獨立式存儲器串行傳輸接口和所述存儲單元分別通過系統(tǒng)總線連接在所述微控制器上；所述選擇單元根據(jù)選擇的工作模式選通所述智能卡傳輸接口或所述大容量獨立式存儲器傳輸接口，同時所述微控制器加載相應(yīng)的操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)實現(xiàn)大容量智能卡或大容量獨立式存儲器。