[發明專利]輸入接口電路

在審

• 申請號: 201310556588.4
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN104639145A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 范志祥;舒海軍
• 申請（專利權）人: 上海華虹集成電路有限責任公司
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175;H03K19/0185
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

技術領域

本發明涉及I/O接口電路領域，特別是涉及一種輸入接口電路。

背景技術

隨著集成電路工藝的快速發展，芯片被廣泛應用于各行各業，在金融安全領域使用的芯片對芯片的安全性提出了更高的要求。

對于安全級別較高的芯片，設計者不僅要關心芯片的安全算法模塊而且要關注芯片的接口。接口電路直接與外界相連，因而最容易遭受攻擊，攻擊者無需破壞芯片，就可以通過I/O接口對芯片進行攻擊。

參見圖1所示，傳統的輸入接口電路由ESD保護電路，施密特電路和緩沖電路組成。

ESD保護電路就是靜電放電保護電路，可以解決芯片在封裝、組裝、測試、存放、搬運等過程中所遭遇到的大多數靜電放電問題。當外部的高壓脈沖通過芯片接口時，ESD保護電路開啟，泄放大電流，從而保護內部電路，使芯片的內部器件不會造成不可逆的擊穿損壞。

施密特電路是對輸入信號進行整形。通常從輸入端口過來的信號不是理想的高低電平信號，其中可能會有些毛刺，施密特電路能夠將這些毛刺濾除。

緩沖電路是用于增強輸入接口驅動能力從而能夠驅動后級負載。

外部信號通過PAD（接口）端口向芯片輸入數據，數據經過ESD保護電路后，再經過施密特電路整形，最后通過緩沖電路輸出到芯片的內部。

傳統的輸入接口電路不具有抗攻擊性。由于傳統的輸入接口電路中，輸入PAD與內部I/O電源(VCC)之間存在寄生的二極管，攻擊者可以通過輸入PAD直接改變內部電源的電壓，破壞內部電路的正常工作，使芯片進入攻擊者預設的狀態，從而獲取內部的重要數據。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種輸入接口電路，能夠有效的提高芯片輸入接口的抗攻擊性能。

為解決上述技術問題，本發明的輸入接口電路，包括：

一ESD保護電路，由主ESD保護電路和次ESD保護電路組成，防止外部靜電放電對芯片造成的損壞；

一整形電路，由施密特電路和緩沖器構成，與所述ESD保護電路相連接，其施密特電路的供電電源由輸入PAD提供，用于對輸入信號進行整形；

一阱電阻電路，與所述整形電路相連接，用于防止攻擊者向芯片內部加入信號；

一內部保護電路，與所述阱電阻電路相連接，用于防止劃片時產生的電壓對芯片內部電路的損傷，且在電阻被切斷時使輸入接口電路的輸出端輸出固定的低電平；

一緩沖電路，與所述內部保護電路相連接，用于加強輸入接口驅動能力，從而驅動后級電路工作。

本發明的輸入接口電路中，ESD保護電路對傳統的ESD保護電路做了適當修改，目的是為了去除PAD與I/O供電電源VCC之間的寄生二極管，從而使攻擊者無法通過PAD直接操控I/O供電電源VCC。

整形電路中施密特電路的供電電源由輸入PAD提供，無需由I/O供電電源VCC提供電源。因此也不同于傳統的施密特電路。這樣可以使輸入PAD與I/O供電電源VCC之間完全沒有通路，從而進一步提高了安全系數。

阱電阻電路能夠防止攻擊者向芯片內部加入信號。

內部保護電路有兩個作用，其一是保護芯片內部電路不會因為劃片時產生的電壓而受到損傷；其二是在電阻被切斷后使輸入接口電路的輸出端輸出固定的低電平。

本發明能明顯提高芯片的抗攻擊性，使攻擊者無法通過輸入PAD對芯片內部電路進行攻擊。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1是傳統的輸入接口電路原理圖；

圖2是本發明的輸入接口電路一實施例原理圖；

圖3是圖2中施密特電路一實施例原理圖。

具體實施方式

參見圖2所示，本發明的輸入接口電路在下面的實施例中，包括：

一ESD保護電路，由NMOS晶體管M11和M12，電阻R11和R12構成。其中，NMOS晶體管M11和電阻R11是主ESD保護電路，采用的是柵耦合結構。電阻R12是ESD限流電阻，NMOS晶體管M12是次ESD保護電路，保護后級電路(施密特電路)的柵極。

NMOS晶體管M11的漏極與電阻R12的一端相連接，并作為PAD的輸入端，NMOS晶體管M11的柵極與電阻R11的一端相連接，電阻R11的另一端與NMOS晶體管M11的源極和襯底接地。

電阻R12的另一端與PMOS晶體管M12的源極相連接，其連接的節點記為net1，其作為施密特電路的供電電源輸入端；

NMOS晶體管M12的柵極、源極和襯底接地。