集成电路的制作方法

集成电路的制作方法
【专利摘要】公开了一种集成电路，包括管理单元，用于管理集成电路中预定事件的发生。管理单元包括：处理单元，适于确定集成电路中预定事件的发生；数据存储单元，适于存储关于所确定的事件发生的信息；输出接口，适于基于所存储的关于所确定的事件发生的信息输出信号；以及输出生成单元，适于分析所存储的信息并基于分析结果生成要由输出接口输出的信号。
【专利说明】集成电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路领域，并且具体涉及集成电路中事件的管理。
【背景技术】
[0002]随着CMOS技术的持续规模化，集成电路(IC)正变得越来越容易受到例如エ艺可变性、晶体管损耗机制(例如老化)、功率完整性以及篡改事件等变化诱导的效应的影响。
[0003]传统的IC设计方法通常基于包括(安全)余量以考虑或抵消变化影响。这在增大硅面积要求、功率开销以及速度损失方面成本较高。
[0004]因此，已经开始致カ于设计变化可复原(variation resilient)的IC,并且已知的是，为IC配备运行时间自适应反馈控制以尝试提供更具复原力的操作。
[0005]依据要顾及的变化诱导的效应(例如电路參数的改变)，可以完全以硬件实现反馈控制方案，或将反馈控制方案实现为混合的硬件-软件方案。基于完全硬件的控制方案通常是优选的。它们提供良好的控制速度(或反应时间)，可以自主地操作(即，不需要用户交互)，并且可以处理广泛多样的变化诱导的效应。然而，不足之处在于，基于完全硬件的控制方案对于变化的控制參数不灵活。换句话说，当需要进行某些调整吋，这难以在基于完全硬件的方案中实现。
[0006]混合的硬件-软件控制方案是已知的并且可以为了灵活性而牺牲控制速度。与基于完全硬件的控制方案类似，混合硬件/软件控制方案可以不需要用户交互。通常，混合硬件/软件方案比完全硬件方案更加灵活，但是混合硬件/软件方案的反应时间比完全硬件方案的长。
[0007]对于使用运行时间自适应反馈控制的IC来说，用户或软件缺少对于变化诱导效应和环路操作的洞察力。例如，用户或软件可能无法回答下面的问题:已经发生了哪种变化诱导效应？其引起软件错误了吗？发生了多少次？在哪里发生的？其导致关键的安全性问题了吗(在芯片篡改事件的情形中)？控制环操作是在其控制界限吗？ IC的有用寿命是否受到影响？由此所估计的IC寿命是多少？等等。

【发明内容】

[0008]根据本发明，提供一种根据独立权利要求的集成电路。
[0009]采用电路管理単元作为IC的一部分，其监视IC中事件的发生，并收集关于事件发生的信息。因此，管理単元可以收集关于发生的事件的相关信息，可以提供健康状态信息(即，对重要电路參数的值的指示)给用户或软件，并可以在发生关键事件的情况下中断IC的操作。使这种健康状态信息可获得，这对于了解例如IC的剰余有用寿命是有利的。
[0010]因此，实施例提供了展现鲁棒和安全操作的变化可复原1C。此外，这些实施例不会劣化IC的操作性能。
[0011]管理単元可以包括适于接收针对信息的请求的输入接ロ。管理単元适于基于存储在数据存储単元中的信息输出对所接收的针对信息的请求的响应。【专利附图】

【附图说明】
[0012]下面參照附图详细描述本发明的示例，附图中:
[0013]图1示出了根据本发明实施例的IC的简化框图；
[0014]图2示出根据本发明实施例的管理IC中事件发生的方法的流程图；
[0015]图3示出根据本发明另ー实施例的管理IC中事件发生的方法的流程图；
[0016]图4示出根据本发明又一实施例的管理IC中事件发生的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]在本说明书余下部分，将变化诱导的效应，例如电路參数或电路性质的改变，称为事件。
[0018]提出了在IC中使用事件监视或管理単元。这种管理単元可以存储与事件发生相关的信息。管理单元还可以确定指示电路參数或性质的信息，并进而可以提供对IC的健康状态的指示，例如对剩余IC使用寿命的估计。管理単元还可以在例如篡改尝试等ー种或多种关键事件发生的情形下中断IC的操作。
[0019]图1是根据本发明实施例的IC 10的简化框图。在本示例中，IC 10包括第一电路參数的第一监视器12 (监视器I)和控制环14。控制环14包括第二电路參数的第二监视器16 (监视器2)、控制部18以及致动器块20。
[0020]IC 10还包括用于控制向IC 10的功能块24提供的功率的功率管理单元(PMU) 22，并且还包括时钟生成单元(CGU) 26，用于生成并提供一个或多个时钟信号给IC10的功能块。
[0021]虽然在本示例中没有示出，但是控制环的致动器20也可以是PMU 22 (在动态电压缩放(scaling)的情形中)、CGU 26 (在动态频率缩放的情形中)、或PMU和CGU两者(在动态电压和频率缩放的情形中)。
[0022]IC 10还包括管理单元(MU) 28，其适于经由输入接ロ 29接收来自第一监视器12和第二监视器16 (监视器1、监视器2)的信息(INF01、INF02)、以及来自控制环14的控制部18的信息(INF03)。因此，MU 28收到的信息涉及受监视的电路參数的值，因而标识了是否已经发生了预定电路事件。
[0023]使用所接收的信息(INF01、INF02)，MU 28的处理单元30确定IC 10中预定事件的发生。然后将关于所确定的事件的信息存储在MU 28的数据存储単元32中。因此，MU28适于登记与第一监视器12和第二监视器16中的每ー个处预定事件的发生相关的信息，并因此可以针对每个监视器确定事件发生的次数和/或规律性(regularity)。以此方式，MU 28存储与预定事件发生、在哪里发生、发生的频率以及什么时间发生有关的信息。
[0024]MU 28适于分析所存储的信息，以确定事件发生是否在预定的可接受范围内。如果它们被确定为不在可接受范围内(例如，事件发生的规律性超过预定的可接受阈值)，则MU 28经由其输出接ロ 34输出信号以停止或中断IC 10的操作，或者改变IC 10的操作模式或条件。这样的信号可以是时钟停止信号，其被提供给CGU 26并引起CGU 26停止生成/提供一个或多个时钟信号给IC 10的ー个或多个功能块24。备选地，这种信号可以是功率停止信号，其被提供给PMU 22，并引起PMU 22停止生成/提供供给IC 10的ー个或多个功能块24的ー个或多个功率。
[0025]MU 28还可以输出健康状态(SoH)信号(经由输出接ロ 34)给IC 10的用户或软件36，该SoH信号报告事件发生不在预定可接受范围内。这种SoH信号可以提供关于事件发生的相关信息，例如事件发生的位置、数目、规律性、关联的电路參数值等。基于这种SoH信号，用户或软件36可以确定IC 10的优选动作进程。
[0026]參照图2，图中示出根据实施例(例如图1中示出的实施例)的管理IC中事件发生的示例性方法的流程图。在该示例中，只要预定事件的发生次数保持在可接受阈值以下，则保持向IC提供时钟。否则，当预定事件的发生次数超过可接受阈值吋，IC的时钟信号停止，报告错误给用户或软件。
[0027]方法在步骤50开始，进行至步骤52，在步骤52将所存储的有关预定事件发生的信息复位(例如，清除、删除或设置为缺省值)。随后，方法进行至步骤54，IC的操作继续。接下来，在步骤56和58，分别针对第一事件(事件I)和第二事件(事件2)的发生，监视IC的操作。如果第一事件或第二事件都没有发生，则方法回到步骤54，在步骤54IC继续操作，并再次分别在步骤56和58进行对第一或第二事件的发生的管理。
[0028]如果在步骤56确定第一事件(事件I)的发生已经出现(例如，通过在第一监视器12 (监视器I)处的检測)，方法进行至步骤60，在步骤60，登记第一事件(事件I)的发生。具体地，根据本发明实施例，将检测到的第一事件(事件I)的发生的有关信息存储在管理単元的数据库中。这种事件信息可以包括表示事件发生的详细内容的数据，例如发生时间、发生位置、电路參数值等。
[0029]在完成步骤60之后，方法进行至步骤62，在步骤62，确定所登记的第一事件(事件I)的发生的次数，并相对于预定可接受阈值检查该次数。如果登记的第一事件(事件I)的发生的次数小于预定可接受阈值，方法回到步骤54，IC继续操作并再次分别在步骤56和58监视第一或第二事件的发生。另ー方面，如果登记的第一事件(事件I)的发生的次数等于或超过预定可接受阈值，则方法继续进行至步骤64，在步骤64，停止IC的时钟信号，并报告错误给用户或软件。
[0030]如果在步骤58之后，进行类似的方法流程。具体地，如果在步骤58确定第二事件(事件2)的发生已经出现(例如，通过第二监视器16(监视器2)的检测)，则方法进行至步骤66，在步骤66将第二事件(事件2)的发生登记。与步骤60类似，根据本发明实施例，步骤66包括将与检测到的第二事件(事件2)的发生相关的信息存储在管理単元的数据库中。在完成步骤66后，方法进行至步骤68，在步骤68确定所登记的第二事件(事件2)的发生的次数并将其相对于预定可接受阈值来检查。如果对于第二事件(事件2)，登记的第ニ事件(事件2)的发生的次数小于预定可接受阈值，方法回到步骤54，IC继续操作并再次分别在步骤56和58监视第一或第二事件的发生。另ー方面，如果对于第二事件(事件2)，登记的第二事件(事件2)的发生的次数等于或超过预定可接受阈值，则方法继续进行至步骤64，在步骤64，停止IC的时钟信号，报告错误给用户或软件。
[0031]随后在步骤70结束该方法。
[0032]參照图3，图中示出根据实施例(例如图1中示出的实施例)的管理IC中事件发生的另ー示例性方法的流程图。在该示例中，预定事件的发生被用于确定对IC的健康状态(SoH)的指示，并且如果SoH值超过可接受阈值，则报告错误给用户或软件。IC易受到部件劣化影响，或换句话说，IC经历老化。将SoH信息提供给用户或软件有助于确保在IC整个使用寿命上可靠的电路操作。
[0033]方法在步骤80处开始，并进行至步骤82，在步骤82将所存储的有关预定事件的发生的信息复位(例如，清除、删除或设置为缺省值)。随后，方法进行至步骤84，在步骤84IC的操作继续。接下来，在步骤86，针对预定事件的发生监视IC的操作。如果预定事件没有发生，则方法回到步骤84，其中IC继续操作，并在步骤86再次进行对预定事件的发生的监视。
[0034]如果在步骤86确定预定事件的发生已经出现(例如，通过在IC中的监视器处的检测)，则方法进行至步骤88，在步骤88将事件的发生登记。此处，根据本发明实施例，将有关所检测的事件的发生的信息存储在管理単元的数据库中。事件信息可以包括表示事件发生的详细内容的信息，例如发生时间、发生位置、检测的电路參数值、计算的/估计的/预测的电路參数值、监视器值等。
[0035]在完成步骤88之后，方法进行至步骤90，在步骤90，确定IC或其一个或多个部件的操作状态，并将其相对于预定可接受值来检查。如果所确定的状态满足预定可接受值的要求(例如，具有在可接受范围内的值，或等于可接受状态)，则方法回到步骤84，在步骤84IC继续操作，并且在步骤86再次进行对预定事件的发生的监视。另ー方面，如果所确定的状态不满足预定可接受值的要求(例如，具有在可接受范围以外的值，或不等于可接受状态)，方法继续至步骤94，在步骤94将错误作为错误信号报告给用户或软件。除了对IC中错误的指示，错误信号还包括与所确定的IC的操作状态有关的信息(例如，所存储的事件信息的部分或全部)。
[0036]随后方法在步骤96结束。
[0037]应该理解，上面图3的示例示出了如何使用本发明的实施例来获得与使用了电路參数范围的多少和/或电路參数的值是否已经达到或超过可接受界限相关的信息。例如，实施例可以用于检查体偏置控制范围是否在其界限上，或VDD控制范围是否在其界限上。对于运行时间自适应控制方案，例如补偿晶体管老化效应的情形，这种信息可以是重要的。例如当參数值位于不可接受界限时，不可能再进行补偿，这会导致IC生命的结束。还应该理解，可接受界限可以根据要求(自动地或通过用户)改变。
[0038]通过登记超过预定可接受值的參数的发生，可以向用户或软件警告这种不可接受事件发生，并因此指示IC的部件接近其使用寿命的结束。换句话说，实施例可以使用有关IC中事件发生的信息来确定IC的健康状态信息，该信息可以提供给用户或软件。
[0039]參照图4，图中示出根据实施例(例如图1中示出的实施例)的另ー示例性管理IC中事件发生的方法的流程图。在该示例中，确定篡改事件的发生，停止给IC的电カ供应，并且将篡改事件报告给用户或软件。篡改事件可以通过例如破坏芯片安全性而威胁可靠的IC操作。为了检测IC是否正被篡改，IC可以配备篡改传感器，例如用于检测光的光传感器。这种篡改传感器可以连接至根据本发明实施例的管理単元，使得管理単元可以收集指示IC是否正被篡改的信息。有关篡改事件的其他信息(例如，时间、位置以及IC的被篡改部件/部分)也可以通过使用适当布置的传感器来获得。使用这些信息，管理単元可以确定可能的对策来对抗检测的篡改事件。
[0040]图4的方法在步骤100处开始，并进行至步骤102，在步骤102将所存储的有关预定事件的发生的信息复位(例如，清除、删除或设置为缺省值)。随后，方法进行至步骤104，在步骤104IC的操作继续。接下来，在步骤106，针对篡改事件的发生来监视IC的操作(例如通过IC的适当布置的传感器检测，或通过来自所检测的IC的參数值的指示)。如果篡改事件没有发生，方法回到步骤104，其中IC继续操作，并在步骤106再次进行针对预定事件的发生的监视。
[0041]如果，在步骤106确定篡改事件的发生已经出现(例如，通过IC的传感器处的检測)，所述方法进行至步骤108，在步骤108将篡改事件的发生登记。此处，有关检测到的篡改事件的发生的信息被存储在根据本发明实施例的管理単元的数据库中。篡改事件信息可以包括表示篡改事件发生的详细内容的数据，例如发生时间、发生位置、电路參数值、错误纠正值、错误纠正频率等。在完成步骤108之后，方法进行至步骤110，在步骤110中，停止供给IC的电力，将篡改事件报告给用户或软件。当报告篡改事件给用户或软件时，报告信号包括与检测的篡改事件相关的信息(例如，所存储的篡改事件信息的部分或全部)。
[0042]备选地，不同的实施例可以通过停止提供给IC的时钟信号来中断IC操作(而不是停止电カ供给)。
[0043]通过上述实施例，将理解，实施例提供了可以表现出鲁棒和安全操作的变化可复原的1C。可以提供运行时间事件处理，其使得能够采取动作以便处理或对抗由于变化影响或IC篡改行为导致的事件。进ー步地，实施例通过提供有关事件的详细信息来提供对事件发生的洞察。这种信息可以报告给IC的软件的用户并指示IC的SoH。
[0044]还可以实施替换的实施方式。例如，其他实施例可以采用一个或多个用于监视特定事件的发生的专用监视单元。反过来，为了监视多个不同事件的发生可以采用单个监视単元。此外，处理单元可以执行输出生成単元的部分或全部功能。换句话说，可以使用处理単元实现输出生成単元。
[0045]事件管理单元还可以适于重新配置IC以在不同状态下操作，或可以设置不同的操作条件。例如，随着IC老化，其性能变差。可以通过管理単元改变操作条件来补偿性能劣化，例如提高VDD来补偿性能损失，或应用(更多)正向体偏置以补偿性能损失。此外，管理単元可以利用冗余的硬件执行某些任务，使得IC可以在所要求的时间内完成任务。换句话说，在必要时，在IC内管理単元可以利用并行处理。
[0046]因此，所提出的管理単元可以提供下列功能:i)改变操作条件；ii)重新配置片上构成块的使用(例如，使用冗余资源)。
[0047]通过研究附图、所公开内容以及权利要求，本领域技术人员在实践本发明过程中可以理解并实现所公开的实施例的其他变体。在权利要求中，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“ー个”或“一”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中引用的特定方法的事实不表示这些方法的组合不能有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应该理解为限制范围。
【权利要求】
1.ー种集成电路(10)，包括用于管理集成电路中预定事件的发生的管理単元(28)，其中管理単元包括: 处理单元(30)，适于确定集成电路中预定事件的发生； 数据存储単元(32)，适于存储关于所确定的事件发生的信息； 输出接ロ(34)，适于基于所存储的关于所确定的事件发生的信息来输出信号；和 输出生成単元(33)，适于分析所存储的信息，并基于分析结果生成要由输出接ロ输出的信号。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其中管理単元(28)还包括:输入接ロ(29)，适于接收来自集成电路的信号并将所接收的信号传递给处理单元。
3.根据权利要求1或2所述的集成电路，其中要由输出接ロ输出的信号包括关于所述预定事件的至少一次发生的信息。
4.根据权利要求2或3所述的集成电路，其中输出生成単元(33)适于确定预定事件的发生次数，并且如果所确定的预定事件的发生次数超过预定阈值，则生成要输出的信号。
5.根据权利要求2、3或4所述的集成电路，其中输出生成単元(33)适于确定集成电路的操作状态，并且如果所确定的操作状态等于预定状态值，则生成要输出的信号。
6.根据权利要求5所述的集成电路，其中所生成的要输出的信号包括与所确定的集成电路的操作状态有关的信息。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的集成电路，其中所生成的要输出的信号包括用于停止集成电路的操作的停止信号。
8.根据权利要求2至6中任一项所述的集成电路，其中所生成的要输出的信号包括用于改变集成电路的操作条件的信号。
9.根据权利要求2至6中任一项所述的集成电路，其中所生成的要输出的信号包括用于重新配置集成电路的功能块的信号。
10.根据前述权利要求中任一项所述的集成电路，其中输入接ロ(29)还适于接收针对信息的请求；以及 其中，管理単元(28)适于基于数据存储单元(32)中存储的信息，通过输出接ロ(34)输出对所接收的针对信息的请求的响应。
11.根据权利要求10所述的集成电路，其中对所接收的针对信息的请求的响应包括数据存储単元(32)中存储的信息。
12.—种管理集成电路中事件的发生的方法，所述集成电路包括管理単元，所述方法包括步骤: 在监视单元中确定集成电路中预定事件的发生； 在管理単元的数据存储単元中存储与所确定的事件发生有关的信息； 分析所存储的信息，并基于分析结果生成要输出的信号；和 经由管理単元的输出接ロ输出所生成的信号。
【文档编号】G06F11/22GK103593268SQ201310351288
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2012年8月16日
【发明者】伦泽·迈耶, 吉亚斯·阿尔-卡迪 申请人:Nxp股份有限公司