一种提高有源屏蔽布线安全性的方法与流程

本发明涉及安全IC芯片中防止物理攻击的有源屏蔽布线方法，属于集成电路IC芯片设计中安全相关领域，同时也属于集成电路辅助设计软件工具中布局布线领域。

背景技术：

针对安全芯片，包括电子护照、移动支付、SIM卡等相关芯片，的一种有效的物理攻击方法是侵入式攻击：攻击者用激光或者聚焦离子束(FIB：Focused Ion Beam)将IC的内部信号暴露到表面，使用探针将信号线连接到攻击者的电子设备，然后读出线上传递的机密信息，或者将他自己的数据注入芯片。

为了防止上述物理攻击，芯片设计厂商提出了版图保护电路的概念，即在有效电路的版图中，在金属层的最高层之上再人工加入一层保护层金属(Shield)，该保护层的信号线受到持续的监控，一旦该信号被破坏，芯片会自动开启报警电路，实行电路自我毁坏，防止黑客对该电路进行非法操控。

目前，攻击保护层金属的主要方法是通过短接同一信号线，造成信号线的短路。这样，被短路信号线下的电路就失去了保护，黑客就可在不激活报警电路的情况下对这些区域进行非法操控了。被短路信号线下的区域称为失效区域。

最严重的保护电路的失效情况是直接短路屏蔽布线的起终点，致使整个芯片面积的保护失效。但另一方面，短接线是有成本的，直接短接起终点的成本往往不可接受，即短接只发生在邻近的几微米内。所以，通过特殊的布线方式可以增大邻近区域内同一信号线的距离，从而使短路代价增大，提高屏蔽线的安全性。

本专利提出一种螺旋线的布线方案，即通过增大短路代价的方法提高屏蔽线的安全性。同时，该方案的布线具有迷惑性，即

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提高有源屏蔽布线的安全性。

首先定义安全性的测量指标。图1，红点处是压力测试点，如果该点通过FIB短路，将导致黄色线网短路。用黄色线网长度除以FIB短路长度，得到的比值称为短路比。定义“短路比＝短路失效线长/FIB短路长度”用于评估有源屏蔽布线的安全性，当短路长度相同时，被短路的线长越长，则安全性越差，反之，如果要短路一定长度的屏蔽 线，必需使用较长的FIB短路跨线，则安全性越好。

为了加大短路代价，目前普遍使用多信号线(一般多使用信号线根数N＝32)并行布线的方法，这种方法中仍不可避免内圈的信号相邻，如图1所示。本发明提出按螺旋型布线可以将FIB短路线长控制在最大，如图2，即为了短路同一信号线必须跨接N根信号线。图3是连接左右两个起始点和终点的螺旋布线结果，两个螺旋线在中间相遇并连接形成一个完整的布线。

有源屏蔽布线安全性的另一个指标是迷惑性，即是否容易在领域内区分出不同的信号线。单纯螺旋布线的迷惑性不足，本发明使用如下策略增加迷惑性：以K倍的宽度完成螺旋布线，再在K倍宽的通道内进行扰动布线填充满通道。图4是扰动布线的示意图，扰动后产生随机布线的效果，增加了迷惑性。

图5是最终布线的效果图，整体螺旋布线通道以暗红色连线显示，即布线的总体趋势是按照螺旋形方向以增大FIB短路线长；细节布线则具有随机性，在领域范围内迷惑性强，并掩盖了总体的螺旋形布线通道。

附图说明

图1：示例了短路比概念。红点处是压力测试点，如果该点通过FIB短路，将导致黄色线网短路。短路比＝黄色线网长度/FIB短路长度。黄色线网下是失效区域。

图2：示例了螺旋布线如何减少短路比(N＝4)，红色曲线显示要短路同一信号至少需要跨越其它3条平行走线。

图3：示例了螺旋布线结果，左右两个顺时针螺旋在中间相遇连接。

图4：示例了扰动布线结果(K＝4)，左侧为扰动布线前的空白通道，右侧为扰动后的布线终态。

图5：示例了通道螺旋布线结果，图中暗红色螺旋线指示总体通道走向，细节布线则具有随机性，掩盖了总体的螺旋形布线通道。

具体实施方式：

第一步：设置通道参数K(缺省值为5)以及布线根数参数N(缺省值32)。

第二步：指定版图布线的区域和起始点与终止点坐标。

第三步：从起始点与终止点同时进行顺时针螺旋形布线，布线宽度为K*N*单根线宽，直到两螺旋线相遇。

第四步：在螺旋线布线通道内进行扰动布线，布线宽度为N*单根线宽。扰动布线 的具体执行步骤是：随机选取一个空点，向其最近的连线做垂直的U型连线。重复该过程直到布满通道。

第五步：延最终的扰动布线产生N条信号线的最终连接。

上述过程已由计算机软件程序实现自动化布线过程。