ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР, ЗАЩИЩЕННЫЙ ОТ ОБРАТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
REVERSE ENGINEERING PROTECTED SEMICONDUCTOR DEVICE

Настоящее изобретение относится к области микроэлектроники, а именно к изделиям электронной техники, например микросхемам, содержащим конфиденциальные сведения, которые необходимо защитить от незаконного считывания (например, коды кредитных карт, ключи шифрования).
В патенте US №7295455 [1] рассмотрена защита структуры и памяти микросхемы от считывания конфиденциальных данных, записанных в ее память, путем введения многочисленных фоточувствительных элементов, что приводит к изменению ее внутренней структуры при вскрытии ее непрозрачного корпуса. Недостатком данного решения является введение лишних фоточувствительных элементов в топологию микросхемы, значительно усложняющих конструкцию и технологию ее изготовления из-за введения дополнительного слоя топологии.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является патент US №7489013 [2], который описывает полупроводниковый прибор, включающий основание корпуса и кристалл интегральной схемы, содержащий электрический или термический реактивный слой, расположенный между верхней поверхностью основания корпуса и нижней поверхностью кристалла интегральной схемы, в которой упомянутый реактивный слой организован таким образом, что обнаружение вмешательства в полупроводниковый прибор задействует этот реактивный слой электрически или термически и по крайне мере частично разрушает полупроводниковый прибор. Такой реактивный слой может быть выполнен, в частности, из материала с эффектом памяти формы (shape memory alloy)[3], п.п.20, 21, 31, 37 патентной формулы. Недостатком данного технического решения, которое в части конструкции прибора, содержащего материал с эффектом памяти формы, является, по сути, только постановкой задачи, а не техническим решением, является разрушение кристалла полупроводникового прибора с помощью упомянутого слоя из материала с эффектом памяти формы на малое количество частей, что при существующем уровне технического развития средств обратного проектирования не обеспечивает существенного затруднения обратного проектирования полупроводникового прибора. При этом имеется возможность восстановления топологии прибора путем «сшивания» топологии ее частей. Кроме того, как показали предварительные опыты по уничтожению микросхемы, возможно отслоение кристалла от корпуса без его разрушения (корпус при этом может быть поврежден).
Из существующего уровня техники известны материалы, обладающие эффектом памяти формы, в частности сплавы на основе титана и никеля, содержащие в качестве добавки гафний, которые имеют температуру трансформации в диапазоне температур от 100 до 300°С в зависимости от процентного содержания гафния в сплаве [4].
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение недостатков прототипа, а именно улучшение процесса разрушения за счет увеличения количества обломков прибора путем механического разрушения кристалла полупроводникового прибора при деформации кристалла, по крайней мере, по двум непараллельным осям.
Данная задача решается за счет того, что заявленный полупроводниковый прибор, включающий корпус с кристаллом интегральной схемы, вставку из материала с эффектом памяти формы, расположенную внутри корпуса прибора таким образом, чтобы при обнаружении изменения температуры вследствие нарушения целостности корпуса полупроводникового прибора происходило разрушение кристалла прибора, отличается тем, что с целью улучшения качества уничтожения кристалла прибора за счет разламывания кристалла на большое число обломков вставка из материала с эффектом памяти формы имеет температуру трансформации выше максимальной рабочей температуры прибора; внутренний объем прибора заполняется полимеризованным наполнителем с температурой размягчения выше температуры трансформации упомянутой вставки с эффектом памяти формы, а трансформированная форма вставки выбирается таким образом, чтобы при трансформации происходило разламывание кристалла по крайней мере по двум непараллельным осям.
В частности, возможно использовать плоскую вставку с трансформацией в элемент сферической поверхности.
Целесообразно упомянутую вставку выполнять таким образом, чтобы кристалл прибора располагался внутри полости, образованной упомянутой вставкой. При этом также затрудняются рентгеноструктурные исследования прибора за счет поглощения рентгеновского излучения в материале вставки из материала с эффектом памяти формы (как правило, сплава на основе никеля, титана, меди) и определение факта использования такой вставки.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является механическое разрушение полупроводникового прибора при деформации кристалла, по крайней мере, по двум осям с образованием значительного количества обломков.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено следующее.
На фиг.1 схематично изображено поперечное сечение полупроводникового прибора с вставкой из материала с эффектом памяти формы.
На фиг.2 - поперечное сечение прибора с вариантом крепления в корпус.
Полупроводниковый прибор, защищенный от обратного проектирования, состоит из корпуса (металлокерамический, пластмассовый) (1 на фиг.1, 2), внутри которого располагается кристалл, подлежащий защите от рентгенографического и других видов исследования (2 на фиг.1, 2). Кристалл закрыт специализированным рабочим слоем (3 на фиг.1, 2) из полимеризованного материала с температурой размягчения выше, чем температура трансформации вставки из материала с эффектом памяти формы рабочего слоя. Вставка из материала с эффектом памяти формы (4 на фиг.1, 2) и с температурой трансформации ниже, чем у рабочего слоя, расположена вплотную к кристаллу таким образом, чтобы при трансформации происходило механическое разрушение кристалла, по крайней мере, по двум непараллельным осям. Варианты размещения такой вставки с описанием геометрии трансформации (5 фиг.1, 2) представлены на фиг.1, 2.
Если при сборке и корпусировании полупроводникового прибора кристалл полупроводникового прибора монтируется на клейкую основу и вставка из материала с эффектом памяти формы приклеивается к основанию корпуса, то для надежности защиты полупроводникового прибора от обратного проектирования и обеспечения гарантированного разлома кристалла при трансформации материала с эффектом памяти формы, независимо от эффекта адгезии, возможно введение дополнительной вставки, в частности, и из материала с эффектом памяти формы в конструкцию полупроводникового прибора (6 фиг.2), которая может образовывать полость, внутри которой размещен кристалл полупроводникового прибора.
Важной особенностью конструкции предлагаемого полупроводникового прибора, защищенного от обратного проектирования, является возможность внедрения вставок из материала с эффектом памяти формы на этапе сборки прибора из готовых комплектующих, что отвечает всем требованиям на выполнение технологических процедур наиболее широко применяющейся в настоящее время fabless-технологии производства полупроводниковых приборов.
Работает полупроводниковый прибор следующим образом: при обнаружении нарушения целостности корпуса полупроводникового прибора и вмешательства в рабочий слой из полимеризованного наполнителя (1 на фиг.1, 2) происходит изменение температуры внутри полупроводникового прибора, что, в свою очередь, приводит к восстановлению трансформированной вставкой из материала с эффектом памяти формы (3 на фиг.1, 2) своей первоначальной формы, при этом геометрия вставки меняется установленным образом и происходит механическое разрушение кристалла (2 на фиг.1, 2), по крайней мере, по двум непараллельным осям с образованием значительного количества обломков. Известно, что трансформированная вставка из материала с памятью формы может увеличивать свой размер, по крайней мере, на 7% при сжатии по одному из существующих измерений, чего достаточно для гарантированного механического разрушения полупроводникового прибора, по крайней мере, по 2-м непараллельным осям, причем это разрушение делает невозможным применение основных аналитических методов обратного проектирования, причем геометрическая форма материала может различаться с учетом особенностей корпусирования полупроводникового прибора.
Источники информации
1. Semiconductor integrated circuit with photo-detecting elements for reverse-engineering protection. Патент US №7295455, МПК G11C 13/04, опубликован 16.08.2007.
2. Destructor integrated circuit chip, interposer electronic device and methods. Патент US №7489013, МПК МПК H01L 23/06, опубликован 10.02.2009.
3. Лихачев В.А., Кузьмин С.Л., Каменцева З.П. Эффект памяти формы. -Л.: Изд-во ЛГУ, 1987.
4. High Transformation Temperature Shape Memory Alloy. Патент US №5114504.148/402, МПК С22С 19/00, опубликован 19.05.1992.