毛刺检测器和包括毛刺检测器的半导体器件的制作方法

本发明构思涉及用于感测毛刺攻击的毛刺检测器，以及包括该毛刺检测器的半导体器件。

背景技术：

1、近来，随着技术的进步，已经引入了包括物联网设备的各种移动设备。连接到网络的移动设备可以相互交换诸如个人信息的要求安全性的信息（下文中称为安全信息）。然而，安全信息可能被对移动设备的软件或硬件的各种攻击暴露或变换。

2、作为对硬件的直接攻击的示例，对提供给存储关于移动设备的安全信息的设备的源电压的毛刺攻击是简单且强的攻击方法。对源电压的毛刺攻击是人为地引起用于快速改变移动设备的半导体器件（或半导体芯片）的源电压的非常短且强烈的电压变化以中断半导体器件的正常操作或引发错误并且因此暴露半导体器件的安全脆弱性的攻击方法。

3、在相关技术中，检测毛刺攻击或毛刺的毛刺检测器包括比较器，该比较器将预定参考电压与当前提供给半导体器件的源电压（source voltage）进行比较，并且当源电压低于或高于预定参考电压时，通过使用比较器生成指示毛刺已经发生的检测信号。

4、此外，比较器必须支持用于检测具有持续时间的脉冲波形的毛刺的快速操作速度，并且作为通过前端工艺设计的模拟电路的比较器必须使用大量电流进行比较操作。因此，在半导体器件需要多个毛刺检测器的情况下，低功率设计是困难的。提供给比较器的参考电压的电平被设置为不管半导体器件中的数字逻辑的特性如何，并且因此，可能降低检测准确度。此外，比较器包括稍微复杂的模拟电路，并且使用大尺寸的晶体管来增加比较器的检测准确度，从而导致由毛刺检测器占据的设计面积增加的问题。

技术实现思路

1、本发明构思提供了一种毛刺器件，其被实现为适合于半导体器件的数字逻辑的特性，并且因此基于低功率提供了对毛刺攻击的高检测性能。

2、根据实施例，一种半导体器件包括被配置为接收第一电压的第一电源引脚（powerpin）、被配置为基于第一电压操作的保护目标芯片（protection-targeted chip）以及用于检测第一电压上的毛刺的毛刺检测器。所述毛刺检测器包括：复制逻辑单元电路，所述复制逻辑单元电路包括从包括在所述保护目标芯片中的多个逻辑单元中的一个复制的第一复制逻辑单元，被配置为产生与提供给所述保护目标芯片的第一电压的变化解耦的辅助电压的电压隔离电路，以及被配置为基于来自第一复制逻辑单元的第一输出信号而产生指示是否已检测到第一电压上的所述毛刺的第一检测信号的检测电路。第一复制逻辑单元被配置为从所述电压隔离电路接收所述辅助电压，接收第一电压作为输入，并且输出第一输出信号。

3、根据实施例，一种半导体器件包括被配置为接收第一电压的第一电源引脚、被配置为基于第一电压操作的第一保护目标芯片、以及被配置为输出指示是否已检测到第一电压上的毛刺的第一检测信号的第一毛刺检测器。第一毛刺检测器包括从包括在第一保护目标芯片中的多个第一逻辑单元中的一个第一逻辑单元复制的第一复制逻辑单元。第一毛刺检测器被配置为基于来自第一复制逻辑单元的第一输出信号来生成第一检测信号，第一输出信号基于第一电压的输入。

4、根据实施例，一种半导体器件包括被配置为接收第一电压的电源引脚、被配置为基于第一电压操作的保护目标芯片以及被配置为检测第一电压上的毛刺的毛刺检测器。毛刺检测器包括被配置为对通过第一节点接收的第一电压进行滤波并将经滤波的电压输出到第二节点的低通滤波器、被配置为基于通过第一节点接收的第一电压利用辅助电压对第二节点充电的快速充电电路、被配置为从第二节点接收辅助电压并基于通过第一节点输入的第一电压输出第一输出信号的复制逻辑单元、以及被配置为基于第一输出信号生成指示是否已经检测到第一电压上的毛刺的第一检测信号的检测电路。

5、根据实施例，一种设计毛刺检测器的方法包括测试保护目标芯片上的电压毛刺攻击，基于测试结果检查保护目标芯片的特性，基于检查的特性设置毛刺检测器上的设计参数，以及基于设置的设计参数设计毛刺检测器，该毛刺检测器包括从保护目标芯片的多个逻辑单元之一复制的复制逻辑单元。

1.一种半导体器件，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一复制逻辑单元包括not门单元、nand门单元、nor门单元或xor门单元中的一个。

3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一复制逻辑单元被进一步配置为基于所述第一电压的所述变化大于或等于所述第一复制逻辑单元的阈值而输出电平被改变的所述第一输出信号。

4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述电压隔离电路包括：

5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述快速充电电路包括被配置为形成所述单向充电路径的二极管，以及

6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述检测电路进一步被配置为从所述电压隔离电路接收所述辅助电压。

7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述检测电路包括触发器，所述触发器被配置为：

8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述复制逻辑单元电路进一步包括从所述多个逻辑单元中的一个逻辑单元复制的第二复制逻辑单元，

9.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述检测电路被配置为进一步基于所述第二输出信号来生成所述第一检测信号。

10.根据权利要求9所述的半导体器件，其中，所述检测电路被配置为通过对所述第一输出信号和所述第二输出信号执行or运算来生成所述第一检测信号。

11.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述检测电路被进一步配置为基于所述第二输出信号来生成指示是否已检测到所述第一电压上的所述毛刺的第二检测信号。

12.根据权利要求1所述的半导体器件，进一步包括：

13.根据权利要求12所述的半导体器件，其中，所述第一电压的电平高于所述第二电压的电平，以及

14.根据权利要求12所述的半导体器件，其中所述第一电压的电平低于所述第二电压的电平，以及

15.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一复制逻辑单元被配置为对应于所述多个逻辑单元中的代表性逻辑单元，所述代表性逻辑单元与所述保护目标芯片的特性具有等于或高于阈值的关联。

16.一种半导体器件，包括：

17.根据权利要求16所述的半导体器件，进一步包括：

18.根据权利要求16所述的半导体器件，进一步包括：

19.根据权利要求18所述的半导体器件，其中，所述紧急控制包括以下各项中的至少一项：所述第一保护目标芯片上的复位，所述第一保护目标芯片的安全模块执行，和切断所述第一保护目标芯片上的所述第一电压的提供。

20.一种半导体器件，包括：