(57)【要約】【課題】  鍵やコンフィギュレーション情報を外部から読み出すことが困難なプログラマブルロジックデバイスを提供する。【解決手段】  暗号化されたコンフィギュレーション情報を復号するための復号鍵は、強誘電体コンデンサを含む強誘電体メモリ１１に格納される。強誘電体コンデンサにプローブを当てることにより、外部から直接復号鍵を読み出すことはできない。また、保護配線１０２０は、復号鍵が読み出し可能な回路や配線である、配線１０００、配線１００、電流検知回路１４および復号回路１２を覆う。保護配線１０２０は、読み出し電圧供給回路１６および強誘電体メモリ１１に含まれる強誘電体コンデンサの一端に接続されている。保護配線１０２０が除去されると、強誘電体メモリ１１は、復号鍵を出力できなくなる。【選択図】  図１
2005311067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から与えられた暗号化されたコンフィギュレーション情報に従って、所定の論理回路として動作するプログラマブルロジックデバイスであって、
強誘電体コンデンサを含み、前記暗号化されたコンフィギュレーション情報を復号するための復号鍵を格納する格納回路と、
前記格納回路に格納された復号鍵を用いて、前記暗号化されたコンフィギュレーション情報を復号する復号回路と、
前記復号回路で復号されたコンフィギュレーション情報を格納するコンフィギュレーションメモリと、
前記コンフィギュレーションメモリに格納されたコンフィギュレーション情報に従って、所定の論理回路として動作するリコンフィギュアラブル回路と、
前記強誘電体コンデンサに読み出し電圧を与える読み出し電圧供給回路と、
前記強誘電体コンデンサの一端と前記読み出し電圧供給回路とに接続され、前記格納回路から出力される前記復号鍵の情報を含む信号の経路を覆う保護配線とを備える、プログラマブルロジックデバイス。
【請求項２】
前記格納回路から出力される電流を２値のデジタル信号に変換する電流検知回路をさらに備える、請求項１に記載のプログラマブルロジックデバイス。
【請求項３】
前記保護配線は、前記デジタル信号の読み出しが可能な配線をさらに覆うことを特徴とする、請求項２に記載のプログラマブルロジックデバイス。
【請求項４】
前記保護配線は、前記復号回路および前記電流検知回路をさらに覆うことを特徴とする、請求項３に記載のプログラマブルロジックデバイス。
【請求項５】
前記復号回路は、暗号化された新たな鍵が外部から与えられたときに、前記格納回路に格納された復号鍵を用いて前記新たな鍵を復号し、復号された新たな鍵を前記格納回路に書き込むことを特徴とする、請求項１に記載のプログラマブルロジックデバイス。
【請求項６】
外部から与えられたコンフィギュレーション情報に従って、所定の論理回路として動作するプログラマブルロジックデバイスであって、
強誘電体コンデンサを含み、前記コンフィギュレーション情報を格納する格納回路と、
前記格納回路に格納されたコンフィギュレーション情報に従って、所定の論理回路として動作するリコンフィギュアラブル回路と、
前記強誘電体コンデンサに読み出し電圧を与える読み出し電圧供給回路と、
前記強誘電体コンデンサの一端と前記読み出し電圧供給回路とに接続され、前記格納回路から出力される前記コンフィギュレーション情報を含む信号の経路を覆う保護配線とを備える、プログラマブルロジックデバイス。
【請求項７】
前記保護配線は、前記リコンフィギュアラブル回路の動作を制御するスイッチをさらに覆うことを特徴とする、請求項６に記載のプログラマブルロジックデバイス。
【請求項８】
外部から与えられた暗号化されたコンフィギュレーション情報に従って、所定の論理回路として動作するプログラマブルロジックデバイスであって、
前記暗号化されたコンフィギュレーション情報を復号するための復号鍵を格納する格納回路と、
前記格納回路に格納された復号鍵を用いて、前記暗号化されたコンフィギュレーション情報を復号する復号回路と、
前記復号回路で復号されたコンフィギュレーション情報を格納するコンフィギュレーションメモリと、
前記コンフィギュレーションメモリに格納されたコンフィギュレーション情報に従って、所定の論理回路として動作するリコンフィギュアラブル回路とを備え、
前記復号回路は、暗号化された新たな鍵が外部から与えられたときに、前記格納回路に格納された前記復号鍵を用いて前記新たな鍵を復号し、復号された新たな鍵を前記格納回路に書き込むことを特徴とする、プログラマブルロジックデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プログラマブルロジックデバイスに関し、より特定的には、外部から与えられたコンフィギュレーション情報に従って、所定の論理回路として動作するプログラマブルロジックデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
プログラマブルロジックデバイスは、回路を構成する素子の位置や配線に関する情報を表すコンフィギュレーション情報を、製造工程以外で入力することにより、所望の論理回路として動作する集積回路である。通常、コンフィギュレーション情報は、外部記憶媒体（例えば、不揮発性メモリ）に記憶されており、必要に応じて、コンフィギュレーション情報を外部記憶媒体からプログラマブルロジックデバイスに供給することにより、プログラマブルロジックデバイスの設定を書き換えることができる。プログラマブルロジックデバイスを使用することにより、１個のプログラマブルロジックデバイスによって複数の論理回路を実現することが可能であり、論理回路を含む装置の小型化が行える。プログラマブルロジックデバイスは、例えば、複数の通信方式を切り替えて通信を行う通信基地局などに使用されている。
【０００３】
プログラマブルロジックデバイスには、コンフィギュレーション情報を記憶した外部記憶媒体が複製されると、同じ動作を行うプログラマブルロジックデバイスを複製することが可能になるという問題がある。したがって、通常、コンフィギュレーション情報は、暗号鍵によって暗号化される。また、プログラマブルロジックデバイスには、暗号化されたコンフィギュレーション情報を復号する復号鍵が格納される。これにより、コンフィギュレーション情報およびプログラマブルロジックデバイスの不正な複製を防止することができる。プログラマブルロジックデバイスに復号鍵を格納する方法としては、例えば、特許文献１に記載されているように、プログラマブルロジックデバイス内部のＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）に格納する方法が知られている。
【特許文献１】特開２００２−５０９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された従来のプログラマブルロジックデバイスでは、プローブなどをＥＥＰＲＯＭに当てることによって復号鍵の読み出しが可能であり、コンフィギュレーション情報の不正な複製に対する対策としては、十分とは言えない。また、プログラマブルロジックデバイスに内蔵されるコンフィギュレーション情報を格納するメモリ（以下、コンフィギュレーションメモリという）には、復号されたコンフィギュレーション情報が格納されている。したがって、ここから復号されたコンフィギュレーション情報を直接読み出せば、コンフィギュレーション情報を不正に複製できるという問題もある。
【０００５】
それ故に、本発明は、復号鍵やコンフィギュレーションメモリを外部から読み出すことが困難なプログラマブルロジックデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決する本発明のプログラマブルロジックデバイスは、暗号化されたコンフィギュレーション情報を復号するための復号鍵を格納する、強誘電体コンデンサを含む格納回路と、格納回路に格納された復号鍵を用いて、暗号化されたコンフィギュレーション情報を復号する復号回路と、復号回路で復号されたコンフィギュレーション情報を格納するコンフィギュレーションメモリと、コンフィギュレーションメモリに格納されたコンフィギュレーション情報に従って、所定の論理回路として動作するリコンフィギュアラブル回路と、強誘電体コンデンサに読み出し電圧を与える読み出し電圧供給回路と、強誘電体コンデンサの一端と読み出し電圧供給回路とに接続され、格納回路から出力される復号鍵の情報を含む信号の経路を覆う保護配線とを備える。
【０００７】
本発明のプログラマブルロジックデバイスは、格納回路から出力される電流を２値のデジタル信号に変換する電流検知回路を備えていてもよい。
【０００８】
また、電流検知回路によって変換されたデジタル信号の読み出しが可能な配線を、保護配線が覆うことが好ましい。
【０００９】
さらに、復号回路および電流検知回路を、保護配線が覆うことが好ましい。
【００１０】
また、復号回路は、暗号化された新たな鍵が外部から与えられたときに、格納回路に格納された復号鍵を用いて新たな鍵を復号し、復号された新たな鍵を格納回路に書き込む機能を有することが好ましい。
【００１１】
あるいは、本発明のプログラマブルロジックデバイスは、コンフィギュレーション情報を格納する、強誘電体コンデンサを含む格納回路と、格納回路に格納されたコンフィギュレーション情報に従って、所定の論理回路として動作するリコンフィギュアラブル回路と、強誘電体コンデンサに読み出し電圧を与える読み出し電圧供給回路と、強誘電体コンデンサの一端と読み出し電圧供給回路とに接続され、格納回路から出力されるコンフィギュレーション情報を含む信号の経路を覆う保護配線とを備えていてもよい。
【００１２】
また、リコンフィギュアラブル回路の動作を制御するスイッチを、保護配線が覆うことが好ましい。
【００１３】
あるいは、本発明のプログラマブルロジックデバイスは、暗号化されたコンフィギュレーション情報を復号するための復号鍵を格納する格納回路と、格納回路に格納された復号鍵を用いて、暗号化されたコンフィギュレーション情報を復号する復号回路と、復号回路で復号されたコンフィギュレーション情報を格納するコンフィギュレーションメモリと、コンフィギュレーションメモリに格納されたコンフィギュレーション情報に従って、所定の論理回路として動作するリコンフィギュアラブル回路とを備え、また、暗号化された新たな鍵が外部から与えられたときに、復号回路が、格納回路に格納された復号鍵を用いて新たな鍵を復号し、復号された新たな鍵を格納回路に書き込む機能を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のプログラマブルロジックデバイスは、暗号化されたコンフィギュレーション情報を復号するための復号鍵を、強誘電体コンデンサを含む格納回路に格納し、また、格納回路から出力される復号鍵の情報を含む信号の経路を保護配線によって覆うことにより、外部から鍵を読み出すことを困難にする。
【００１５】
本発明のプログラマブルロジックデバイスは、電流検知回路から出力されるデジタル信号の読み出しが可能な配線を、保護配線が覆うことにより、外部から鍵を読み出すことをより困難にする。
【００１６】
また、本発明のプログラマブルロジックデバイスは、復号回路や電流検知回路を、保護配線が覆うことにより、外部から鍵を読み出すことをさらに困難にする。
【００１７】
本発明のプログラマブルロジックデバイスは、コンフィギュレーション情報を格納する格納回路を備え、格納回路から出力されるコンフィギュレーション情報を含む信号の経路を、保護配線が覆うことにより、外部からコンフィギュレーション情報を読み出すことを困難にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスの構成を示した図である。
【００１９】
図１に示すプログラマブルロジックデバイス１は、リコンフィギュアラブル回路１０、強誘電体メモリ１１、復号回路１２、アドレス発生回路１３、電流検知回路１４、コンフィギュレーションメモリ１５、読み出し電圧供給回路１６および保護配線１０２０を備える。このプログラマブルロジックデバイス１は、外部に設けられた不揮発性メモリ１７に格納された暗号化されたコンフィギュレーション情報を、復号回路１２において、強誘電体メモリ１１に格納された復号鍵を用いて復号し、この復号されたコンフィギュレーション情報に従って動作する。プログラマブルロジックデバイス１は、復号鍵の読み出しが可能な回路や配線が保護配線１０２０によって覆われていることを特徴とする。
【００２０】
強誘電体メモリ１１は、強誘電体コンデンサとトランジスタとを含んでいる。強誘電体メモリ１１は、強誘電体コンデンサに電荷を蓄積することにより、暗号化されたコンフィギュレーション情報を復号するための復号鍵を格納する。復号回路１２は、強誘電体メモリ１１に格納されている復号鍵を用いて、不揮発性メモリ１７に記憶されている暗号化されたコンフィギュレーション情報を復号する。コンフィギュレーションメモリ１５は、復号回路１２によって復号されたコンフィギュレーション情報を格納する。リコンフィギュアラブル回路１０は、コンフィギュレーションメモリ１５に格納されたコンフィギュレーション情報に従って、所定の論理回路として動作する。アドレス発生回路１３は、不揮発性メモリ１７に出力するための読み出しアドレスと、コンフィギュレーションメモリ１５に出力するための書き込みアドレスを発生させる。電流検知回路１４は、強誘電体メモリ１１に含まれるトランジスタから出力された電流を２値のデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号を復号回路１２に出力する。読み出し電圧供給回路１６は、強誘電体メモリ１１に含まれる強誘電体コンデンサに読み出し電圧を与える。
【００２１】
保護配線１０２０は、強誘電体メモリ１１と電流検知回路１４とを結ぶ配線１０００、電流検知回路１４と復号回路１２とを結ぶ配線１００、電流検知回路１４および復号回路１２を覆う。図１には、保護配線１０２０が覆う回路および配線を示すために、保護配線１０２０の一部が示されている。実際には、保護配線１０２０は、太い破線で示される領域を覆う。保護配線１０２０は、例えばアルミ配線である。保護配線１０２０の一端は、読み出し電圧供給回路１６に接続される。また、保護配線１０２０の他端は、接合部２００を介して、強誘電体メモリ１１（より詳細には、強誘電体メモリ１１に含まれる強誘電体コンデンサの一端）に接続される。
【００２２】
なお、以下では、説明を簡略化するために、強誘電体メモリ１１が１つの場合、つまり復号鍵が１ビットの場合について説明するが、任意の数の強誘電体メモリ１１と電流検知回路１４とをプログラマブルロジックデバイス１に備えることにより、任意のビット数の復号鍵をプログラマブルロジックデバイス１に格納することが可能である。
【００２３】
図２は、強誘電体メモリ１１の詳細な構成を示すレイアウト図である。電極１００１と電極１００２との間には、強誘電体（図示せず）が挟み込まれており、これにより強誘電体コンデンサが構成される。電荷供給端子１００３は、強誘電体コンデンサに外部から電荷が供給される場合において、プローブが当てられる端子である。配線１００７は、接合部２００と強誘電体コンデンサの電極１００１とを接続する。強誘電体コンデンサとトランジスタ１００６とは、接合部１００４を介して接続される。配線１０００は、トランジスタ１００６のドレインと電流検知回路１４とを接続する。配線１００８は、トランジスタ１００６のソースとグランドとを接続する。なお、図２において、対角線を付した長方形は、コンタクトを表す。
【００２４】
図２に示す強誘電体メモリ１１を回路図で示すと、図３（ａ）に示すようになる。強誘電体１００９は、電極１００１と電極１００２との間に挿入されている。電極１００１、電極１００２および強誘電体１００９は、強誘電体コンデンサ１０１０を構成する。
【００２５】
以下、強誘電体メモリ１１における復号鍵の格納方法および復号鍵の読み出し方法について、図１および図３を参照しながら説明する。復号鍵は、強誘電体メモリ１１に含まれる強誘電体コンデンサ１０１０に電荷が蓄積されることにより格納される。強誘電体コンデンサ１０１０に電荷を供給するときには、電荷供給端子１００３と接合部２００とに、外部から直接プローブが当てられる。（図３（ａ）参照）。電荷が強誘電体コンデンサ１０１０に蓄積されると、強誘電体コンデンサ１０１０の電極間には、蓄積された電荷量に応じた電位差が生じる。強誘電体コンデンサ１０１０に、読み出し電圧供給回路１６から読み出し電圧が与えられると、トランジスタ１００６のゲート１００５に読み出し電圧が与えられ、強誘電体コンデンサ１０１０の電極間の電位差に応じた電流が配線１０００に流れる。この電流は、電流検知回路１４において、デジタル信号に変換される（図１参照）。このデジタル信号が、暗号化されたコンフィギュレーション情報を復号するための復号鍵となる。
【００２６】
以上のように、強誘電体メモリ１１は、強誘電体コンデンサ１０１０に電荷を蓄積することにより復号鍵を格納し、強誘電体コンデンサ１０１０に読み出し電圧が与えられたときに復号鍵を出力する。
【００２７】
以上、外部から強誘電体メモリ１１に復号鍵を格納する方法を説明したが、この方法の他に、プログラマブルロジックデバイス１の内部回路の制御により、復号鍵を強誘電体メモリに格納する方法がある。この方法では、図３（ｂ）に示すように、電極１００２と配線１００８との間にトランジスタ１０１１が接続される。トランジスタ１０１１のゲート１０１２に所定の電圧が与えられると、強誘電体コンデンサ１０１０とグランドが導通し、電極１００１と電極１００２とに電荷が供給され、強誘電体コンデンサ１０１０に電荷が蓄積される。この方法は、復号回路１２において復号された鍵が、復号回路１２から強誘電体メモリ１１に出力され、強誘電体メモリ１１に格納された復号鍵を書き換える場合に使用される。
【００２８】
強誘電体メモリ１１に格納された復号鍵が外部から読み出されると、不揮発性メモリに記憶された暗号化されたコンフィギュレーション情報の復号が可能となる。コンフィギュレーション情報が復号され、読み出されると、このコンフィギュレーション情報に従って動作するプログラマブルロジックデバイスの複製が可能となる。このような状況は、プログラマブルロジックデバイスやコンフィギュレーション情報を作成するＬＳＩメーカにとって好ましくない。したがって、ＬＳＩメーカにとって、プログラマブルロジックデバイスに格納された復号鍵の保護は必須である。それゆえに、本実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス１は、強誘電体メモリ１１に格納された復号鍵を保護する構造を有する。以下、本実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスにおける復号鍵の保護方法を説明する。
【００２９】
本実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス１は、保護配線１０２０によって復号鍵が読み出し可能な回路および配線を覆うことにより、復号鍵を保護する。具体的には、保護配線１０２０は、強誘電体メモリ１１から出力される復号鍵の情報を含む信号の経路である配線１０００と配線１００とを覆う。また、保護配線１０２０は、鍵の読み出しがより困難になるように、電流検知回路１４と復号回路１２とを覆う。
【００３０】
保護配線１０２０により上記の回路や配線を覆う方法には、多くのバリエーションがあるので、ここでは、図４にその例を示す。図４（ａ）に示す例では、保護配線１０２０は、一本の配線で構成される。保護配線１０２０の一端は、読み出し電圧供給回路１６に接続され、他端は、強誘電体メモリ１１に含まれる強誘電体コンデンサ１０１０の一端に接続される。
【００３１】
図４（ａ）に示される保護配線１０２０の作る隙間は十分小さく、この隙間には復号鍵を読み出すためのプローブを挿入できない。また、プローブを挿入できる大きさに、保護配線１０２０の一部を除去すると、保護配線１０２０が十分細い配線であるために、断線してしまう。保護配線１０２０が断線すると、読み出し電圧供給回路１６は、読み出し電圧を強誘電体コンデンサ１０１０に与えられなくなる。強誘電体メモリ１１は、読み出し電圧を強誘電体コンデンサ１０１０に与えない限り、復号鍵を出力できない。したがって、保護配線１０２０を一部でも除去すると、外部から復号鍵を読み出せなくなる。以上のように、保護配線１０２０が、図４（ａ）の例に示されるように、復号鍵が読み出し可能な回路や配線を覆っている限り、外部から復号鍵を読み出すことはできない。
【００３２】
図４（ｂ）に、保護配線１０２０の別の例を示す。この例では、板状の配線により、配線１０００、配線１００、電流検知回路１４および復号回路１２が覆われている。
【００３３】
また、外部から復号鍵を読み出す方法として、強誘電体コンデンサ１０１０の電極間の電位差を測る方法がある。しかし、強誘電体コンデンサ１０１０の電極に電圧計などを当て、電極間の電位差の測定を試みると、強誘電体コンデンサ１０１０に蓄積された電荷は、電圧計などに流れ出してしまい、強誘電体コンデンサ１０１０の電極間の電位差を正確に測定できない。したがって、この方法を用いても、外部から鍵を読み出すことはできない。
【００３４】
以上のように、本実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス１によれば、強誘電体メモリに復号鍵を格納し、保護配線１０２０によって、配線１０００、配線１００、電流検知回路１４および復号回路１２を覆うことにより、鍵の読み出しおよびコンフィギュレーション情報の複製を防止することができる。
【００３５】
次に、本実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス１とそれを動作させるためのコンフィギュレーション情報とを配布する方法を説明する。図５は、プログラマブルロジックデバイス１（図中ではＰＬＤと略した）の配布方法を示す図である。ここでは、プログラマブルロジックデバイス１を製造し、販売するＬＳＩメーカと、プログラマブルロジックデバイス１を搭載した機器を製造し、販売するセットメーカと、セットメーカが製造する機器を購入するユーザとを考える。ＬＳＩメーカは、あらかじめプログラマブルロジックデバイス１に含まれる強誘電体メモリ１１に鍵Ａを格納し、プログラマブルロジックデバイス１をセットメーカに販売する。また、ＬＳＩメーカは、鍵Ａで暗号化された鍵Ｂと、鍵Ｂで暗号化されたコンフィギュレーション情報とを、プログラマブルロジックデバイス１と共にセットメーカに販売する。これにより、ＬＳＩメーカにおいて作成されたコンフィギュレーション情報は、ＬＳＩメーカにおいて製造された、鍵Ａが格納されたプログラマブルロジックデバイス１に対してのみに有効となる。この結果、ＬＳＩメーカは、販売したプログラマブルロジックデバイス１の数に応じた対価を得ることが可能となる。
【００３６】
次に、図６を参照しながら、本実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス１に対するコンフィギュレーション情報のインストール方法を説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、セットメーカにおいて、コンフィギュレーション情報をプログラマブルロジックデバイス１にインストールする手順を示す図である。図中の鍵設定装置１８は、コンフィギュレーション情報を復号するための復号鍵を、プログラマブルロジックデバイス１に設定するための装置である。
【００３７】
強誘電体メモリ１１に鍵Ａが格納された状態で、鍵Ａによって暗号化された鍵Ｂが鍵設定装置１８から供給されたとき（図６（ａ））、復号回路１２は、強誘電体メモリ１１に格納された鍵Ａを用いて、暗号化された鍵Ｂを復号し、得られた鍵Ｂを強誘電体メモリ１１に書き込む（図６（ｂ））。これにより、強誘電体メモリ１１に格納されている復号鍵は、鍵Ａから鍵Ｂに書き換えられる。その後、鍵Ｂで暗号化されたコンフィギュレーション情報が、不揮発性メモリ１７から与えられたとき（図６（ｃ））、プログラマブルロジックデバイス１は、強誘電体メモリ１１に格納された鍵Ｂを用いて、与えられたコンフィギュレーション情報を復号し、復号されたコンフィギュレーション情報に従って、所定の論理回路として動作する。
【００３８】
次に、本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス１に対するコンフィギュレーション情報の更新方法を説明する。図６（ｄ）〜（ｆ）は、セットメーカにおいて、新しいコンフィギュレーション情報をプログラマブルロジックデバイス１にインストールする手順を示す図である。ここでは、新しいコンフィギュレーション情報をインストールするために、ＬＳＩメーカからセットメーカに対して、鍵Ｂで暗号化された鍵Ｃと、鍵Ｃで暗号化されたコンフィギュレーション情報とが配布されたとする。
【００３９】
この場合、最初にコンフィギュレーション情報をインストールするときと同じ手順で、新しいコンフィギュレーション情報は、プログラマブルロジックデバイス１にインストールされる。すなわち、強誘電体メモリ１１に鍵Ｂが格納された状態で、鍵Ｂによって暗号化された鍵Ｃが鍵設定装置１８から供給されたとき（図６（ｄ））、復号回路１２は、強誘電体メモリ１１に格納された鍵Ｂを用いて、暗号化された鍵Ｃを復号し、得られた鍵Ｃを強誘電体メモリ１１に書き込む（図６（ｅ））。その後、鍵Ｃで暗号化されたコンフィギュレーション情報が、不揮発性メモリ１７から与えられたとき（図６（ｆ））、プログラマブルロジックデバイス１は、強誘電体メモリ１１に格納された鍵Ｃを用いて、与えられたコンフィギュレーション情報を復号し、復号されたコンフィギュレーション情報に従って、所定の論理回路として動作する。
【００４０】
上述したように、新しいコンフィギュレーション情報は、鍵Ｃによって暗号化されている。このため、鍵Ｃによって暗号化された新しいコンフィギュレーション情報を他社セットメーカやユーザが複製したとしても、鍵Ｂで暗号化された鍵Ｃの情報が秘密である限り、他社セットメーカやユーザは、更新されたコンフィギュレーション情報を利用することができない。
【００４１】
次に、セットメーカにおいて独自にコンフィギュレーション情報を作成する場合を説明する。この場合、セットメーカは、このコンフィギュレーション情報を暗号化する鍵も独自に作成することができる。この鍵の作成方法は２通りある。第１の方法は、図７に示されるように、セットメーカが生成した鍵をＬＳＩメーカが暗号化する方法である。すなわち、この方法では、まず、セットメーカが独自に鍵Ｄを生成する（ステップＳ７１）。ＬＳＩメーカは、セットメーカが生成した鍵Ｄを受け取り、自らが管理する鍵Ａを用いて鍵Ｄを暗号化する（ステップＳ７２）。セットメーカは、鍵Ａで暗号化された鍵Ｄと鍵Ａを格納したプログラマブルロジックデバイス１を、ＬＳＩメーカから受け取り、前述した鍵設定装置１８を用いた方法（図６参照）により、プログラマブルロジックデバイス１に鍵Ｄを格納する（ステップＳ７３）。さらに、セットメーカは、独自に作成したコンフィギュレーション情報を鍵Ｄを用いて暗号化し（ステップＳ７４）、暗号化されたコンフィギュレーション情報を前述した方法（図６参照）によりプログラマブルロジックデバイス１にインストールする。
【００４２】
第２の方法は、図８に示されるように、セットメーカが生成した鍵をプログラマブルロジック１に直接格納する方法である。すなわち、この方法では、まず、セットメーカが独自に鍵Ｅを生成する（ステップＳ８１）。また、セットメーカは、ＬＳＩメーカから鍵Ａを格納したプログラマブルロジックデバイス１を受け取り、プログラマブルロジックデバイス１内の強誘電体メモリ１１に直接プローブを当てることにより、鍵Ｅをプログラマブルロジックデバイス１に格納する（ステップＳ８２）。このとき、鍵Ａは消去される。さらに、第１の方法と同様に、セットメーカは、独自に作成したコンフィギュレーション情報を鍵Ｅを用いて暗号化し（ステップＳ８３）、暗号化されたコンフィギュレーション情報をプログラマブルロジックデバイス１にインストールする。
【００４３】
本実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス１を図５に示す方法でＬＳＩメーカが配布し、さらに、セットメーカが、図６（ａ）〜（ｃ）に示す手順によって、プログラマブルロジックデバイス１にコンフィギュレーション情報をインストールすることにより、他社セットメーカやユーザによるプログラマブルロジックデバイス１やコンフィギュレーション情報の不正な複製を防止することができる。また、コンフィギュレーション情報を更新する場合においても、セットメーカが、図６（ｄ）〜（ｆ）に示す手順によって新しいコンフィギュレーション情報をインストールすることにより、新しいコンフィギュレーション情報の不正な複製を防止することができる。さらに、セットメーカにおいて独自にコンフィギュレーション情報を作成し、それをプログラマブルロジックデバイス１にインストールする場合においても、独自に作成した鍵の情報が秘密である限り、セットメーカは、他社セットメーカやユーザによるコンフィギュレーション情報の不正な複製を防止することができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスについて、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスの構成を示した図である。
【００４５】
図９に示すプログラマブルロジックデバイス２は、リコンフィギュアラブル回路１０およびコンフィギュレーションメモリ２０を備える。コンフィギュレーションメモリ２０は、コンフィギュレーション情報を格納する２つのコンフィギュレーションメモリのセル（以下、セルという）４０および５０、スイッチ４０００および５０００、読み出し電圧供給回路２６並びに保護配線２０２０を備える（ただし、図９においては、保護配線２０２０の覆う領域を太い破線で示した。保護配線２０２０の具体的な形状は後述する）。セル４０は、強誘電体メモリ２１および３１を備える。セル５０は、セル４０と同じ構成を有するセルであり、強誘電体メモリ４１および５１を備える。スイッチ４０００および５０００は、リコンフィギュアラブル回路１０に含まれるゲートの入力端子（図示せず）に接続される。保護配線２０２０は、読み出し電圧供給回路２６と強誘電体メモリ２１、３１、４１および５１とを、接合部４００、４０１、５００および５０１を介して接続する。強誘電体メモリ２１および３１は、スイッチ４０００のオン／オフに関するコンフィギュレーション情報を格納する。また、強誘電体メモリ４１および５１は、スイッチ５０００のオン／オフに関するコンフィギュレーション情報を格納する。
【００４６】
図１０は、セル４０およびスイッチ４０００の回路図である。強誘電体メモリ２１は、本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス１に含まれる強誘電体メモリ１１と同じ構成を有する。すなわち、電極２００１と電極２００２との間には、強誘電体２００９が挟み込まれており、強誘電体コンデンサ２０１０が構成される。また、強誘電体コンデンサ２０１０は、トランジスタ２００４に接続される。電荷供給端子２００３は、強誘電体コンデンサ２０１０に外部から電荷が供給される場合において、プローブが当てられる端子である。配線２００７は、接合部４００と電極２００１とを接続する。端子２００８は、グランドに接続される。
【００４７】
また、強誘電体メモリ３１も、本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス１に含まれる強誘電体メモリ１１と同じ構成を有する。すなわち、電極３００１と電極３００２との間には、強誘電体３００９が挟み込まれており、強誘電体コンデンサ３０１０が構成される。また、強誘電体コンデンサ３０１０は、トランジスタ３００４に接続される。電荷供給端子３００３は、強誘電体コンデンサ３０１０に電荷が外部から供給される場合において、プローブが当てられるための端子である。配線３００７は、接合部４０１と電極３００１とを接続する。
【００４８】
また、スイッチ４０００は、端子２０５１と端子３０５１との間を短絡（オン）または開放（オフ）するスイッチである。端子４０１０は、セル４０の外部に設けられる電流源に接続される。また、抵抗４０２０は、スイッチ４０００のゲートと端子４０１０との間に接続される。端子２０５０および３０５０には、セル４０の外部からコンフィギュレーションモード信号が与えられる。この２本のコンフィギュレーションモード信号は、高々１本がトランジスタ（２００５または３００５）をオンの状態にする値をとるように制御される。これにより、２つの強誘電体メモリに格納された２つコンフィギュレーション情報のうちから１つのコンフィギュレーション情報が、スイッチ４０００を制御するコンフィギュレーション情報として選択される。
【００４９】
以下、図１０を参照しながら、セル４０の動作を説明する。外部からプローブが接合部４００と電荷供給端子２００３とに当てられ、強誘電体コンデンサ２０１０に電荷が供給されたとする。この結果、セル４０に含まれる強誘電体メモリ２１には、スイッチ４０００のコンフィギュレーション情報が格納される。この例では、スイッチ４０００をオンにするコンフィギュレーション情報が、強誘電体メモリ２１に格納されたとする。強誘電体メモリ２１を用いてスイッチ４０００の制御を行うために、読み出し電圧供給回路２６から保護配線２０２０を介して、強誘電体コンデンサ２０１０に読み出し電圧が与えられると、トランジスタ２００４のゲートには、読み出し電圧が与えられる。さらに、コンフィギュレーションモード信号により、端子２０５０に所定の電圧が与えられると、端子２００８と端子４０１０との間に強誘電体コンデンサ２０１０の両電極間の電位差に応じた量の電流が流れる。端子２００８と端子４０１０との間に電流が流れると、スイッチ４０００のゲートに電圧が与えられるため、スイッチ４０００がオンになり、端子２０５１と端子３０５１間が導通する。
【００５０】
スイッチ４０００および５０００は、リコンフィギュアラブル回路１０における論理回路の動作を制御する。これらスイッチ４０００および５０００の情報が外部から測定されると、リコンフィギュアラブル回路１０の動作が読み出されるため、本実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス２は、強誘電体メモリ２１、３１、４１および５１に格納されるコンフィギュレーション情報並びにスイッチ４０００および５０００を保護する構造を有する。以下、本実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス２におけるコンフィギュレーション情報の保護方法を説明する。
【００５１】
本実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス２は、保護配線２０２０によってスイッチ４０００および５０００を覆うことにより、スイッチの情報を保護する。保護配線２０２０を用いて、スイッチ４０００および５０００を覆う方法は、多くのバリエーションがあるので、ここでは、図１１にその例を示す。図１１（ａ）に示す例では、保護配線２０２０は、一本の配線（例えば、アルミ配線）で構成される。保護配線２０２０の一端は、読み出し電圧供給回路２６に接続され、他端は、強誘電体メモリ２１、３１、４１および５１に含まれる強誘電体コンデンサの一端に接続される。
【００５２】
図１１（ａ）に示される保護配線２０２０は、本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス１に含まれる保護配線１０２０と同様の特徴を有する。したがって、保護配線２０２０が、図１１（ａ）に示されるように、読み出し電圧供給回路と接合部に接続され、スイッチ４０００および５０００を覆っている限り、外部からスイッチの情報を読み出すことはできない。
【００５３】
また、保護配線２０２０の別の例として、図１１（ｂ）に示すように、保護配線２０２０の覆う範囲を、強誘電体メモリ２１、３１、４１および５１から出力されるコンフィギュレーション情報を含む信号の経路全体を覆うように拡大すると、スイッチの情報の読み出しがより困難になる。
【００５４】
なお、保護配線２０２０は、本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスに含まれる保護配線１０２０と同様に、板状の配線であってもよい（図１２参照）。
【００５５】
また、本実施形態のプログラマブルロジックデバイス２においても、本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス１と同様に、強誘電体メモリに含まれる強誘電体コンデンサの電極間の正確な電位差を、外部からプローブによって測ることはできない。したがって、プログラマブルロジックデバイス２においても、強誘電体コンデンサの電位差を測る方法では、強誘電体メモリに格納された情報を読み出すことはできない。
【００５６】
以上のように、本実施形態に係るプログラマブルロジックデバイス２は、コンフィギュレーションメモリに含まれる強誘電体メモリに、コンフィギュレーション情報を格納し、保護配線２０２０によってスイッチ４０００および５０００を保護することにより、コンフィギュレーション情報の読み出しを防止する。これにより、ＬＳＩメーカおよびセットメーカは、コンフィギュレーション情報の不正な複製を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明のプログラマブルロジックデバイスは、復号鍵やコンフィギュレーション情報を外部から読み出すことが困難な構成であるため、内蔵された論理回路の動作を秘密にする必要のある機器などに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスの構成を示す図
【図２】本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスに備えられる強誘電体メモリのレイアウト図
【図３】本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスに備えられる強誘電体メモリの回路図
【図４】本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスに備えられる保護配線の例を示す図
【図５】本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスおよびコンフィギュレーション情報の配布方法を示す図
【図６】本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスにおけるコンフィギュレーション情報のインストール方法を示す図
【図７】本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスにインストールされるコンフィギュレーション情報をセットメーカにおいて独自に作成する第１の方法を示す図
【図８】本発明の第１の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスにインストールされるコンフィギュレーション情報をセットメーカにおいて独自に作成する第２の方法を示す図
【図９】本発明の第２の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスの構成を示す図
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスの回路図
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスに備えられる保護配線の例を示す図
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るプログラマブルロジックデバイスに備えられる保護配線の別の例を示す図
【符号の説明】
【００５９】
１、２  プログラマブルロジックデバイス
１０  リコンフィギュアラブル回路
１１、２１、３１、４１、５１  強誘電体メモリ
１２  復号回路
１３  アドレス発生回路
１４  電流検知回路
１５、２０  コンフィギュレーションメモリ
１６、２６  読み出し電圧供給回路
１７  不揮発性メモリ
１８  鍵設定装置
４０、５０  セル
１０２０、２０２０  保護配線
４０００、５０００  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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