CN2869815Y - 一种安全芯片中探测芯片温度的电路 - Google Patents

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李丽仙
王华彬
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Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd.
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ZHAORI TECH Co Ltd SHENZHEN
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Abstract

本实用新型公开了一种安全芯片中探测芯片温度的电路，该电路设置于一安全芯片内部，至少包括：一电流源，外接外部电源，并输出一确定不变的电流；一三极管，用于感测环境温度变化，其基极和发射极连接输出含有温度信息的电压信号；一判断处理电路，感受该含有温度信息的电压信号并向外部电路发送控制指令，用于在环境温度超过预定值后对核心数据采取保护措施。本实用新型电路由于采用了一在芯片电路中的温度探测器电路，在探测到温度攻击的情况下，能够及时保护安全数据，使温度探测攻击根本无法实现。

Description

一种安全芯片中探测芯片温度的电路
技术领域
本实用新型涉及一种集成电路的芯片技术，尤其涉及的是一种安全芯片中防止温度攻击的对温度进行探测的电路装置。
背景技术
现有技术中的集成电路(IC)已经被广泛用于各个信息载体领域，但在实际的使用中，芯片的性能受环境因素的影响很大，比如受到温度的影响，有时候这种环境的影响甚至会使芯片不能够正常工作。由于很多关键性的信息被保存到集成电路中，如银行账号和密码等信息，或者个人隐私性的信息，这种信息的安全性是极端重要的，但是在某些环境因素的影响下芯片不能正常工作，攻击者可乘机调整温度选择芯片的功能作用，进行攻击性探测，使芯片内的信息安全受到威胁。
根据是否破坏芯片的物理封装可以将攻击技术分为两大类：破坏性攻击和非破坏性攻击。但随着技术的发展，特别是90年代后反向工程技术的发展，保存在IC中的核心数据和信息可以通过一定的技术手段通过反向工程技术获得。但是反向工程的实施需要非常专业的知识和极其昂贵的专用仪器，这些对于一般的攻击者来说是不可能达到的，所以目前由于知识和设备的限制，芯片所受到的攻击威胁主要来自非破坏性攻击。
非破坏性攻击手段主要包括软件攻击、窃听技术和故障产生技术等。软件攻击使用微处理器的通用通讯接口，寻求安全协议、加密算法以及他们物理实现方面的弱点；窃听技术采用高时域精度的方法，分析电源接口在微处理器正常工作过程中产生的各种电磁辐射的模拟特征；故障产生技术通过产生异常的应用环境条件，使处理器产生故障，从而获得额外的访问途径。其中，温度探测就属于故障产生技术的一种类型，攻击者可以使芯片的温度升高直到芯片内的部分器件不能够正常工作，使芯片内部的处理器产生故障，从而可以获得对芯片的额外访问途经。因此，针对此种温度探测攻击，在芯片中设置温度探测器是非常必要的，以增强芯片的安全性，目前芯片内设置温度探测器的方案还没有在公开的技术中见到。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种安全芯片中探测芯片温度的电路，针对现有技术的温度攻击方式，设置一温度探测器电路，通过温度探测器的输出信号及时对核心数据进行重置，以实现对重要核心数据的有效保护，防止非法用户使用温度攻击的方式获得额外的访问途经，从而保护重要的安全数据。
本实用新型的技术方案如下：
一种安全芯片中探测芯片温度的电路，其中，该电路设置于一安全芯片内部，至少包括：一电流源、一三极管和一判断处理电路；该电流源输出端与所述三极管的集电极和基极相连接，并连接到判断处理电路的输入端；所述电流源，用于外接外部电源，并输出一确定不变的电流；所述三极管，用于感测环境温度变化，其基极和发射极连接输出含有温度信息的电压信号；所述判断处理电路，用于感受该含有温度信息的电压信号并向外部电路发送控制指令，在环境温度超过预定值后对核心数据采取保护措施。
所述的电路，其中，所述判断处理电路还包括一比较器，所述电流源输出端与所述三极管的集电极和基极相连接后再连接到比较器的一个输入端，同时比较器的另外一端连接基准电压；所述比较器用于接收将所述含有温度信息的电压信号和一基准电压输入该比较器，用于根据所述电压信号是否高于所述基准电压，输出控制指令。
所述的电路，其中，所述判断处理电路还包括一电压控制振荡器和一频率检测电路；所述电流源输出端与所述三极管的集电极和基极相连接后再连接到所述电压控制振荡器的输入控制端，所述电压控制振荡器的输出端与所述频率检测电路的输入端连接；所述电压控制振荡器用于接受所述含有温度信息的电压信号，并输出对应不同温度的频率信号到一频率检测电路，所述频率检测电路根据检测到的温度是否高于预定值，向一CPU发送对应信号，所述CPU发送控制指令。
本实用新型所提供的一种安全芯片中探测芯片温度的电路，由于采用了一在芯片电路中的温度探测器电路，在探测到温度攻击的情况下，能够及时保护安全数据，使温度探测攻击根本无法实现。
附图说明
图1是本实用新型的安全芯片中探测芯片温度的电路一较佳实施例的示意图；
图2为本实用新型的安全芯片中探测芯片温度的电路的另一较佳实施例的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的各较佳实施例进行较为详细的说明。
本实用新型的安全芯片中探测芯片温度的电路，如图1所示的，所述温度探测器至少提供一个基准的电压，提供一个包含温度信息的信号，以及一个比较器，提供的基准电压和包含温度信息的信号连接在比较器的两个输入端，比较器的输出端连接到外部电路，该输出端可以设置为所述安全芯片的一接脚。
当温度低于设定的温度时，这个包含温度信息的信号随温度的变化而变化，但是一直在所提供的基准电压以内，此时所述比较器输出的电平为正常状态，由比较器控制的外部电路输出高电平。当环境温度接近达到设定的温度值时，包含温度信息的信号逐渐接近于基准电压。
当芯片温度超过设定的温度值时，包含温度信息的信号超过基准电压，此时比较器输出电平翻转，由比较器控制的外部电路输出低电平。
本实用新型所述的安全芯片中探测芯片温度的电路，在另一实施例中温度探测器至少提供一个基准的电压，提供一个包含温度信息的信号，以及一个比较器，提供的基准电压和包含温度信息的信号连接在比较器的两个输入端，比较器的输出端连接到CPU的中断。当温度低于设定的温度时，这个包含温度信息的信号随温度的变化而变化，但是一直在所提供的基准电压以内，此时比较器输出的电平为正常状态，由比较器控制的中断信号不使能，CPU处于正常的工作状态。当环境温度接近达到设定的温度值时，包含温度信息的信号逐渐接近于基准电压。当环境温度超过设定的温度值时，包含温度信息的信号超过基准电压，此时比较器输出电平翻转，使能CPU的中断信号，使CPU采取相应的措施，如初始化安全数据的纪录模块，或完全删除安全数据，以使攻击者无法利用温度攻击读取芯片内的核心安全数据。
上述方案可以探测环境温度是否达到预定的芯片温度，在此基础上还可以进行更细致的温度探测。例如可以探测到环境到底处于什么温度下而不只是判断环境温度是否超过设定值。本实用新型可以提供一个含温度信息的控制信号，一个电压控制振荡器，一个频率检测电路，如图2所示的，利用含有温度信息的控制信号作为电压控制振荡器的控制电压从而控制振荡器的频率，由频率检测电路检测振荡器的输出频率，将其结果送入一CPU。当环境温度一定时，含温度信息的信号电平是确定的，此时该电平控制振荡器的输出频率对应了一定的温度值，因此温度信号由这两个模块转变为震荡频率信号，这个震荡频率由频率检测器检测出来并把结果送入CPU，从而可以确切地得到具体的环境温度。
如图1所示本实用新型的实施例电路图中，外部电流输入一电流源，该电流源提供给所述三极管一确定不变的电流，该三极管的电压Vbe随温度的升高而降低，因此此电压包含温度的信息。该三极管的电压同另外一个稳定不变的基准电压比较时，就会输出一个确定的电平。当环境温度小于设定的温度值时，所述三极管的信号电平大于基准电平，所述比较器的输出为高。当环境温度大于设定的温度值时，所述三极管的信号电平小于基准电平，所述比较器的输出为低，此时外部电路采取相应的措施，以保护核心数据的安全。
如图2所示的，本实用新型安全芯片中探测芯片温度的电路中，也是由电流源提供所述三极管一确定不变的电流，所述三极管的电压Vbe随温度的升高而降低，此电压包含有温度的信息。将此信号作为一电压控制振荡器的控制信号，当温度上升时，所述电压控制振荡器的控制电平下降，使振荡器的振荡频率下降，当温度下降时，电压控制振荡器的控制电压上升，使振荡器的频率上升。所述电压控制振荡器的输出频率经过一频率检测电路的处理后，得到CPU可识别的关于频率的数据，由此该CPU就可以得到芯片所处的确切的环境温度。当发现芯片的环境温度过高时，例如可以设定一预定温度值，超过该预定温度值则判断为受到温度攻击，由所述CPU发送安全保护措施的指令，实现对核心安全数据的清除或初始化，使外部攻击无法探测核心安全数据。
本实用新型针对温度攻击方式，设置了上述温度探测器电路，并且是将该温度探测器电路设置在安全芯片内部，从而无法被技术人员获知该芯片受到温度探测器电路保护，防止了攻击者有针对性的提防；并且通过温度探测器的输出信号及时对核心数据进行重置，以实现对重要核心数据的有效保护，防止了非法用户使用温度攻击的方式获得额外的访问途经，从而保护了重要的安全数据。
但应当理解的是，上述针对具体实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本实用新型专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1、一种安全芯片中探测芯片温度的电路，其特征在于，该电路设置于一安全芯片内部，至少包括：一电流源、一三极管和一判断处理电路；所述电流源输出端与所述三极管的集电极和基极相连接，并连接到判断处理电路的输入端；
一电流源，用于外接外部电源，并输出一确定不变的电流；
一三极管，用于感测环境温度变化，其基极和发射极连接输出含有温度信息的电压信号；
一判断处理电路，用于感受该含有温度信息的电压信号并向外部电路发送控制指令，在环境温度超过预定值后对核心数据采取保护措施。
2、根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述判断处理电路还包括一比较器；所述电流源输出端与所述三极管的集电极和基极相连接后再连接到比较器的一个输入端，同时比较器的另外一端连接基准电压；所述比较器用于接收所述含有温度信息的电压信号和一基准电压，根据所述电压信号是否高于所述基准电压，输出控制指令。
3、根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述判断处理电路还包括一电压控制振荡器和一频率检测电路；所述电流源输出端与所述三极管的集电极和基极相连接后再连接到所述电压控制振荡器的输入控制端，所述电压控制振荡器的输出端与所述频率检测电路的输入端连接；所述电压控制振荡器用于接受所述含有温度信息的电压信号，并输出对应不同温度的频率信号到一频率检测电路，所述频率检测电路用于根据检测到的温度是否高于预定值，向一CPU发送对应信号，所述CPU发送控制指令。
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