(57)【要約】【課題】装置に対する不正行為を簡易な構成で検出する。【解決手段】受信電力を整流する整流器４と、整流出力を安定化して内部回路へ供給するレギュレータ６とを含む半導体装置３であって、整流器４及びレギュレータ６の出力をそれぞれ分圧する分圧回路５、７と、分圧回路５、７の出力を互いに比較する比較器８とを備える。さらに、比較器８の出力に基づいて動作モードを制御するモード制御手段を備える。【選択図】  図１
2005165511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信電力を整流する整流手段と、整流出力を安定化して内部回路へ供給する安定化手段とを含む半導体装置であって、
前記整流手段及び前記安定化手段の出力をそれぞれ分圧する分圧手段と、
前記分圧手段の出力を互いに比較する比較手段とを備える半導体装置。
【請求項２】
前記比較手段の出力に基づいて動作モードを制御するモード制御手段を備える請求項１記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置内部の機密情報を改竄・コピーを目的とした不正行為から保護する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、キヤッシュカードやクレジットカードなどのＩＣカードの分野においては、半導体装置内部の機密情報の秘匿性が非常に重要になってきた。この秘匿性を守るために、半導体装置内に様々なセンサー回路を設け、正常動作とは異なる入力や条件を検出したときは、機密情報の改ざんや読み出しを阻止する技術が重要となってきている。その１つに電圧検知回路をカード本体内に搭載し、動作保証以外の電圧をかけられたときに半導体装置の誤動作を誘発し、情報を推定解析されることを防ぐ技術がある。
【０００３】
図２は半導体装置に搭載される電圧検知回路の構成を示す図である。図２において、電圧検出回路は、監視する電源電圧を分圧して比較電圧を発生する分圧回路２０と、比較用の基準電圧発生回路２１と、比較器２２とからなる。この電圧検出回路では、分圧回路２０により電源電圧を分圧した電圧と、基準電圧発生回路２１で発生した電圧とを比較器２２で比較し、比較結果に応じて不正検出信号Ｃを出力する（例えば、特許文献１参照）。また、不正検出信号Ｃを用いることで、例えば半導体装置の誤動作を誘起して、情報が盗用、推定解析されるのを防止することができる。
【特許文献１】特開平１０−１１７１３８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、従来の不正検出技術においては、カード本体に基準電圧発生回路２１を含む複雑な電圧検知回路が必要であり、また急峻な環境変化による一時的な電圧変化と不正行為に伴う電圧変化との区別が困難である。一方、デバイスの特性変動や環境変化の影響を受けない回路を採用しようとすると、さらに複雑な補償回路やトリミング回路が必要となり、設計の難度が上がるとともにこれらの回路のレイアウト面積が必要となる。
【０００５】
一方、簡単な電圧検知回路にすると、ある程度許容範囲を検知器に課す必要があり、その許容範囲を利用して不正行為が行われる可能性がある。また、デバイスの特性変動や環境変化の影響を受けない回路にすると、さらに複雑な補償回路やトリミング回路が必要となり、不経済になる。本発明は、装置に対する不正行為を簡易な構成で検出することができる半導体装置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】
本発明の半導体装置は、受信電力を整流する整流手段と、整流出力を安定化して内部回路へ供給する安定化手段とを含む半導体装置であって、前記整流手段及び前記安定化手段の出力をそれぞれ分圧する分圧手段と、前記分圧手段の出力を互いに比較する比較手段とを備える。この構成によれば、整流手段及び安定化手段の分圧出力を互いに比較する比較手段を備えることで、通常動作に対して変化する不正行為時の電位変化を検出することができ、この電位変化を捕捉することで不正行為を検出することができる。
【０００７】
上記構成の半導体装置は、整流手段により半導体装置において使用可能な電力に変換し、この電力を安定化手段により安定化して内部回路に供給する。通常動作時は、整流手段の出力電位は安定化手段の出力電位よりも大きい。しかし、安定化手段の出力に対して直接外部パッド等を利用して電圧を印加するような不正行為が行われると、整流手段を使用しないため安定化手段の出力電位が整流手段の出力電位よりも大きくなる。比較手段でこのような電位変化を検知することで、簡易構成で不正行為を検出することができる。
【０００８】
本発明の半導体装置は、さらに、前記比較手段の出力に基づいて動作モードを制御するモード制御手段を備える。この構成によれば、比較手段の出力に基づいて動作モードを制御するモード制御手段を備えることで、不正行為時に電源を切断しないと復帰しない固定モードや、機密情報を消去するような安全モード等に移行させる制御が可能になり、不正行為時に内部の機密情報が漏洩することを防ぐことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、通常動作に対して変化する不正行為時の電位変化を簡易な構成で検出することができ、この電位変化を捕捉することで不正行為を検出することができる。また、不正行為を検出したときに動作モードを制御することで、内部の機密情報の漏洩を防ぐことができ、耐タンパー性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す図である。図１に示す半導体装置はＩＣカード等に搭載され、受信アンテナ２、整流器４、第１の分圧回路５、レギュレータ６、第２の分圧回路７、比較器８、内部回路負荷９、ウェハ検査用パッド１０および制御回路１１を備える。
【００１１】
受信アンテナ２は、外部のリーダ／ライタの送信アンテナ１を通じて送信されるキャリヤを受信する。整流器４は、受信アンテナ２で受信されたキャリヤを整流して直流の電圧を取り出す。レギュレータ６は整流器２から得られた電圧の変動を抑え、安定化した電圧を内部回路負荷等９に供給する。分圧回路５、７は、それぞれレギュレータ６の入力側および出力側に接続されて、入力側の電圧および出力側の電圧を抵抗素子Ｒ１、Ｒ２とＲ３、Ｒ４とにより、レギュレータ６からの安定化した電圧より充分に低い電圧に分圧する。
【００１２】
比較器８は、２つの分圧回路５、７で分圧された電圧を入力として、これらの大きさを比較し、後述の不正検出信号などを出力するものである。比較器８が出力する不正検出信号によって、半導体装置３を、電源を切断しないと復帰しない固定モードや、機密情報を消去するような安全モードに移行制御するように機能する。検査用パッド１０は、検査対象回路であるメモリやメモリを管理するＣＰＵを持つ内部回路負荷９にテスト信号を入力するのに用いられる。制御回路１１は、内部回路負荷９のテストモード時のみ比較器８による比較動作を無効にする制御信号を供給する。
【００１３】
上記構成において、半導体装置３の検査時には、半導体装置はモード選択信号Ｄによりテストモードとされる。モード選択信号Ｄを受けて制御回路１１は制御信号を出力し、比較器８による比較動作を無効にし、不正検出信号Ｃに代えて正常検出信号を出力する。また、半導体装置３の内部回路負荷９等へ検査用ＰＡＤ１０から電力を供給して検査を行う。テストモード以外のモードでは、制御回路１１からの制御信号により比較器８の比較動作を常時有効にしておく。
【００１４】
一方、リーダ／ライタの送信アンテナ１よりキャリヤが送信されると、ＩＣカード内の受信アンテナ２がそのキャリヤを受信し、半導体装置３に伝播させる。整流器３は伝播したキャリヤを整流し、以降の回路に適するレベルの直流の電力を取り出す。しかし、この時点での電力は不安定で、キャリヤの通信距離により電圧が上下に変動する。レギュレータ６はその不安定な電圧から半導体装置の仕様に応じた安定電圧を作成し、半導体装置３の内部回路負荷９に供給する。
【００１５】
通常、整流器４の出力電圧（レギュレータ６の入力電圧）とレギュレータ６の出力電圧にはレベル差があり、整流器４の出力電圧の方が電位は高い。比較器８はレギュレータ６より駆動電圧を得ているので、比較するには、第１の分圧回路５と第２の分圧回路７を使用して同比率でレギュレータ６の電圧より低い電圧に降圧した比較電圧ＡとＢを発生させて、比較器８に入力した方が、動作上都合がよい。これにより比較器８は比較電圧Ａが比較電圧Ｂより電位が高い関係を監視する。
【００１６】
これに対して、不正行為者は、ＩＣカードを分解し、半導体装置そのものに、検査用パッド１０を利用して様々な電圧を外部から加えて攻撃し、半導体装置内部から機密情報の改竄や情報の推定を試みる。このため正しい通信によるキャリヤが整流器３を介して入力されず、これらの比較電圧ＡとＢの大小関係が逆になる。従って、比較器８からは不正検出信号Ｃが出力され、この不正検出信号に基づいて固定モードや動作のリセット、または機密情報を消去するように動作モードを移行させる手段を備えることで、機密情報を保護することができる。さらに、モード選択信号Ｄを電気的ではなく、物理的に切り替える機能があれば、より耐タンパー性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明の半導体装置は、通常動作に対して変化する不正行為時の電位変化を簡易な構成で検出することができ、この電位変化を捕捉することで不正行為を検出することができるという効果を有し、装置内部の機密情報を改竄・コピーを目的とした不正行為から保護する半導体装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す図である。
【図２】従来の電圧検出回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  送信アンテナ
２  受信アンテナ
３  半導体装置
４  整流器
５  第１の分圧回路
６  レギュレータ
７  第２の分圧回路
８  比較器
９  内部回路負荷
１０  検査用パッド
１１  制御回路
２０  分圧回路
２１  基準電圧発生回路
２２  比較器
Ａ、Ｂ  比較電圧
Ｃ  不正検出信号
Ｄ  モード選択信号
【図１】
2005165511.tif 000003
【図２】
2005165511.tif 000004