[發明專利]一種模擬eFuse的電路模型及基于eFuse的模擬方法

在審

• 申請號: 202210107408.3
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114492267A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 王大中;馬得堯;曹蓓
• 申請（專利權）人: 山東云海國創云計算裝備產業創新中心有限公司
• 主分類號: G06F30/331
• 分類號: G06F30/331
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 劉小峰;張濤

本發明提供了一種模擬eFuse的電路模型及基于eFuse的模擬方法，電路模型包括：初始化模塊，配置用于將寄存器空間中所有比特位均設置為第一比特位狀態；同步寫邏輯模塊，配置用于接收寫操作指令，并基于寫操作指令且根據第一輸入地址信號將寄存器空間中相應的比特位的第一比特位狀態寫為第二比特位狀態，以得到固定寄存器空間；同步讀邏輯模塊，配置用于接收讀操作指令，并基于讀操作指令將第二輸入地址信號輸出；以及同步保持模塊，配置用于接收讀地址指令和第二輸入地址信號，并基于讀地址指令且根據第二輸入地址信號利用固定寄存器空間輸出比特序列，以使外部器件對比特序列進行驗證。本發明滿足了對eFuse中待燒寫的二進制序列進行提前驗證的需求。

技術領域

本發明涉及芯片技術領域，尤其涉及一種模擬eFuse的電路模型及基于eFuse的模擬方法。

背景技術

芯片安全啟動是為了保證芯片只運行用戶指定的程序。在芯片的安全啟動流程中，需要逐級進行軟件簽名的校驗，形成安全啟動鏈，任何一個環節的簽名校驗不通過都會終止芯片啟動。安全啟動鏈中最初執行簽名校驗的軟硬件實體，需確保自身的合法以及未被篡改。該實體即為芯片的啟動信任根。啟動信任根可以是固化在ROM(Read-Only Memory，只讀存儲器)中的一段代碼，這段代碼在芯片制造環節固化到芯片中，芯片制造完成后，軟件不可更改。在芯片的上電初始化過程中，最先執行這段ROM中的代碼，并由這段ROM代碼執行后續的軟件簽名校驗。

一般來講，芯片有一個用于啟動只讀存儲區的Boot ROM(是嵌入處理器芯片內的一小塊掩模ROM或寫保護閃存)，硬件的設計會保證芯片加電啟動一定是從這個只讀的甚至不可見的Boot ROM里執行。

所有支持安全啟動的芯片都會有一個固化在芯片中的Boot ROM程序。芯片在通電之后執行的第一條指令就在Boot ROM的入口。Boot ROM擁有最高的執行權限。它將初始化安全啟動的安全機制，加載安全啟動密鑰、從Flash(閃存)加載并驗證First StageBootloader(FSBL，第一階段引導加載程序)，最后跳轉進FSBL中。Boot ROM是完全只讀的，這個在芯片出廠時就被寫死了。Boot ROM通常會被映射到專用的一塊內存地址中。

所有支持安全啟動的芯片都會有一塊很小的一次性編程儲存模塊，我們稱之為eFuse(一次性可編程存儲器)，因為它的工作原理跟現實中的保險絲類似。芯片在出廠后，這塊eFuse空間內所有的比特位都是“0”，如果向一個比特位燒寫為“1”，就會徹底固定這個比特位，再也無法改變它的值，也就再也寫不成“0”了。

eFuse的容量一般在1KB左右，芯片裝入產品后，一般都要燒寫一段特定的二進制序列到eFuse，用于開發、測試和生產。Boot ROM會讀取eFuse中燒寫的二進制序列，判斷當前的運行模式，解析出芯片的配置信息，初始化芯片內部的各個模塊，實現安全啟動。eFuse只能被燒寫一次，將期望燒寫的比特位燒寫為“1”，其余比特位保持為“0”。如果讀取燒寫后的值不為“1”，則燒寫失敗，該過程不可逆。

由于eFuse只可以燒寫一次，如果不熟悉流程，或者二進制序列和軟件編寫設計出錯，會導致芯片無法正常使用。因此燒寫eFuse必須十分謹慎，盡量在燒寫eFuse前，把需要驗證的二進制序列驗證通過，最后再在真正的eFuse中燒寫對應的二進制序列。

芯片中待燒寫入eFuse的二進制序列，可以借助FPGA(Field Programmable GateArray，現場可編程邏輯門陣列)原型平臺進行驗證。FPGA原型驗證是基于FPGA的一種芯片驗證方式，一般是在前端RTL(Register Transfer Level，寄存器轉換級)設計和RTL仿真階段完成之后，芯片流片之前，在FPGA原型上盡可能的驗證芯片的各項功能。借助FPGA原型提供驗證平臺，模擬芯片的行為，可以幫助硬件開發者和軟件開發者共同提升工作效率。