[發明專利]集成電路旁路信號差分放大采樣系統和采集方法

有效

• 申請號: 201610135409.3
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105739338B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 陳開顏;李雄偉;張陽;李艷;謝方方;韓月霞;王驍晗
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍械工程學院
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司13112
• 代理人: 胡澎

技術領域

本發明涉及一種集成電路檢測處理電路，具體地說是一種集成電路旁路信號差分放大采樣系統和采集方法。

背景技術

集成電路運行過程中會引起電流的波動，會產生電磁輻射，這些都被稱作是集成電路的旁路信號（Side Channel Signal，也稱為側信道信號）。實驗證明，旁路信號的變化與集成電路的內部結構是緊密相關的。一旦集成電路內部結構由于老化、缺陷、干擾、篡改等原因發生變化，其所對應的旁路信號也必然產生相應的變化。因此，通過利用模式識別等方法，對旁路信號的變化進行分析，就可以檢測集成電路內部發生的細微變化。

旁路信號的采集是旁路分析的前提，然而，旁路信號采集會受到噪聲的嚴重干擾，其中主要的部分就是邏輯噪聲。邏輯噪聲是指電路中目標部件之外的其它電路所產生的旁路信號。現有的功耗旁路信號的采集方式是，利用示波器對串聯在集成電路電源線路（電源或地線）中的電阻的電壓波動進行測量，以得到集成電路中的電流波動情況，從而實現對功耗旁路信號的采集。這種采集方式需要借助高精度示波器對功耗旁路信號進行采集，之后，再借助差分分析方法（DPA）、相關性分析方法（CPA）等方式對采集的信號進行分析，以消除邏輯噪聲的干擾。

然而這種方法存在有以下兩個問題：1、由于時鐘抖動、線路延遲變化等因素的干擾，示波器對旁路信號的采集往往難以實現精確對齊，這就使得后續的差分過程難以有效消除邏輯噪聲，造成旁路信號的抖動現象比較嚴重，對旁路信號的分析造成嚴重的干擾。2、由于集成電路制作工藝的不斷提高，其旁路信號的采集難度也在不斷加大，需要使用更高精度、更高采樣率的示波器，否則就難以得到高質量的旁路信號。

發明內容

本發明的目的就是提供一種集成電路旁路信號差分放大采樣系統和采集方法，以解決集成電路的旁路信號不易精準采集和旁路信號中的噪聲干擾信號不能有效去除的問題。

本發明是這樣實現的：一種集成電路旁路信號差分放大采樣系統，包括控制單元和采集單元。

所述控制單元通過第一數據接口與所述采集單元相接，用于控制采集單元的采集過程，發出采集中斷信號，調節延遲參數和濾波器參數，接收所采集的數字旁路信號，并通過第二數據接口與上位機進行數據交互，將所采集的數字旁路信號發送給上位機。

所述采集單元包括插接被測集成電路芯片用的第一測試座、插接安全芯片用的第二測試座、差分放大器、帶通濾波器、模數轉換器和第二數據接口；所述第一測試座和所述第二測試座共接同一套外圍電路，所述外圍電路包括電源電路、時鐘電路、復位電路、中斷電路和第一數據接口；所述第一測試座的地線與延遲電路相接，所述延遲電路的輸出端分兩路，一路接所述差分放大器的第一輸入端，另一路接可調檢流電阻，所述可調檢流電阻的另一端接公共信號地；所述第二測試座的地線分兩路，一路接所述差分放大器的第二輸入端，另一路接精密檢流電阻，所述精密檢流電阻的另一端分接公共信號地和第六接線端；所述差分放大器的輸出端接所述帶通濾波器的輸入端，所述帶通濾波器的輸出端分兩路，一路接第五接線端，另一路接所述模數轉換器的輸入端，所述模數轉換器的輸出端與所述第二數據接口相接。

在所述可調檢流電阻的一端接有第一接線端，在所述可調檢流電阻的另一端接有第二接線端；在所述精密檢流電阻的一端接有第三接線端，在所述精密檢流電阻的另一端接有第四接線端。第一接線端和第三接線端均為可跳線插頭，方便接入其它傳感器（電磁、熱、光等）獲得的旁路信號。第二接線端、第四接線端和第六接線端均與公共信號地直接相連，提供測試地線。第一接線端和第三接線端的輸出分別接到差分放大器的兩個輸入端。該差分放大器增益一般大于50dB。第一接線端和第三接線端也可作為外部輸出，直接連接示波器的差分探頭，可用于原始信號的初步分析。第五接線端可將帶通濾波器的信號輸出，可接外部的示波器等測量設備，從而輔助分析旁路信號的特征。

所述第一測試座為雙列直插封裝測試座和/或四邊扁平封裝測試座；所述第二測試座為雙列直插封裝測試座和/或四邊扁平封裝測試座；當然也可使用其他結構類似的公知測試座。

本發明還可這樣實現：一種集成電路旁路信號差分放大采樣方法，包括以下步驟：

a、設置一套集成電路旁路信號差分放大采樣系統；所述集成電路旁路信號差分放大采樣系統包括控制單元和采集單元；

所述控制單元通過第一數據接口與所述采集單元相接，用于控制采集單元的采集過程，發出采集中斷信號，調節延遲參數和濾波器參數，接收所采集的數字旁路信號，并通過第二數據接口與上位機進行數據交互，將所采集的數字旁路信號發送給上位機；