[實用新型]一種用于動態令牌系統的主控芯片

有效

• 申請號: 201420238352.6
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN203870558U
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 夏軍虎;何友軍;韓濤
• 申請（專利權）人: 杭州晟元芯片技術有限公司
• 主分類號: G06F1/32
• 分類號: G06F1/32
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 徐關壽

技術領域

本實用新型涉及一種用于動態令牌系統的主控芯片。?

背景技術

動態密碼是一種一次性密碼，每個密碼只能使用一次。動態密碼可以隨時間、次數和挑戰信息而變化。?動態密碼具有良好的安全性，廣泛適用于各類信息系統。?目前動態令牌的應用場合很多，主要集中在網絡游戲、財務軟件系統、ERP軟件系統、政府電子政務系統、軍隊系統、VPN虛擬專網系統、金融系統等對密碼安全要求較高的軟件系統中，尤其是在金融系統中，動態令牌的使用場合很多，目前在金融系統中，?主要采用免費發放的方式，這樣對動態令牌的成本要求很嚴格。據悉，工商銀行2013的動態密碼器年采購量已經超過2000萬片，全國金融系統中的動態令牌的采購量在2013年已經超過一億片。如果以每個動態令牌成本價格5元人民幣計算，全年金融系統中動態令牌的采購成本超過5億元人民幣。目前市場上動態令牌中采用的主控芯片主要是用臺灣或者日本的mcu芯片，mcu芯片不是動態令牌的專用芯片，所以芯片中的不少資源是沒有用的，同時mcu芯片不是動態令牌的專用芯片，所以存在下面現象：①MCU中的功能在動態令牌系統中用不到；②MCU中部分功能太復雜，動態令牌系統中要求簡單；③動態令牌中要求運行算法的時候要快，目前的mcu主流是8位的，速度上受到限制。這些都無形中影響了動態令牌的功能和成本。

影響最終以芯片為中心的系統的功耗主要有受下面幾個因素影響：設計的邏輯門數，芯片die的面積?，芯片的設計方法，芯片在實際使用的時候運行方式，這些都會影響到最終系統的功耗。目前的芯片設計中，功耗主要包括分為動態功耗和靜態功耗。動態功耗主要是電平的翻轉引起電容的沖放電引起的功耗，降低動態功耗可以采用clock?gate的方法，通過關閉模塊的時鐘來阻止信號的翻轉來降低動態功耗。靜態功耗是指芯片上電之后，沒有晶體管開關情況下的功耗，主要來源于芯片的漏電流，芯片的漏電流受晶體管的類型影響。

動態令牌主要有三種形式：時間型、事件型、挑戰/應答型。三種形式的令牌都要求上電后芯片一直處于有電狀態（掉電之后芯片算法使用的種子信息會丟失），目前市場上的動態令牌主要采用紐扣形狀的鋰電池供電，其儲存的電能有限，因此降低動態令牌主控芯片的功耗就能夠間接的降低動態令牌的整體功耗，延長動態令牌的使用時間（使用時間主要依賴主控芯片在休眠模式和深度休眠模式時候的功耗）。降低芯片的功耗主要是在芯片設計的時候采用低功耗技術，低功耗技術在上世紀90年代開始在實際應用中受到廣泛關注和發展，低功耗的好處也逐漸體現出來：

1、功耗降低，提高了電路的可靠性；因為溫度升高，電遷移增加，溫度高到一定程度會導致芯片不工作；

2、降低了芯片封裝成本；芯片功耗降低可以采用更廉價的封裝材料；

3、降低了功耗，延長了采用電池供電產品的使用時間，尤其是對手持設備等相關產品的影響意義重大。

隨著工藝的發展，尤其0.18um制程以下的工藝(130um,90um,45um等等)，靜態功耗占整個芯片的比例越來越大，靜態功耗成為影響芯片整體功耗的一項重要指標；目前主要的辦法是根據芯片的工作狀態把芯片中暫時不用的邏輯部分的電源關掉（采用power?gate?的方法），使用的時候再開啟，這樣能最大程度的降低芯片的靜態功耗。

目前采用的動態令牌中mcu?芯片的結構，見圖1，包括通用MCU芯片、POR?&?PDR?等模塊，模擬基準提供整個芯片的電壓或者是電流的基準，時鐘有低頻時鐘和高頻時鐘，目前動態令牌中MCU芯片采用LDO的方式作為電源轉換單元；涉及到的模擬模塊有Lcd?driver?&?lcd?bias??&?POR&?PDR?&?ADC?&?模擬基準?&?其他模塊中包含的模擬模塊。

現有的使用mcu做成的動態令牌系統的各種工作模式主要有休眠模式和正常的工作模式，休眠下降低功耗依賴于關閉系統的時鐘（休眠模式下仍要工作的模塊仍提供時鐘），通過降低芯片的動態功耗來降低芯片系統功耗。休眠模式和工作模式之間切換的時候涉及到的相關動作，見圖2。三種形式的令牌，大部分時間都是工作在休眠模式，尤其是挑戰型令牌。