在集成电路上生成数据集的方法、集成电路及其制造方法技术

一种在包含可编程电阻式存储单元的集成电路上生成数据集的方法，包含施加形成脉冲到可编程电阻式存储单元集合中的所有成员。形成脉冲具有形成脉冲电平，特色在于，在该集合的第一子集中引发从初始电阻范围到中间电阻范围的电阻变化，而在形成脉冲之后，该集合的第二子集具有落在该中间范围外的电阻。所述方法包含施加编程脉冲到第一子集和第二子集。编程脉冲具有编程脉冲电平，特色在于，引发第一子集从中间范围到第一最终范围的电阻变化，而在编程脉冲之后，第二子集具有在第二最终范围中的电阻，第一子集和第二子集借此储存所述数据集。

Method for generating data set on integrated circuit, integrated circuit and manufacturing method thereof

A method of generating a set of data on an integrated circuit containing a programmable resistance storage unit, which includes all members that apply a pulse to a set of programmable resistance storage units. The formation pulse has a pulse level, which is characterized by the resistance change from the initial resistance range to the intermediate resistance range in the first subset of the set, and after the formation of the pulse, the second subset of the set has a resistance that falls outside the middle range. The method includes applying a programming pulse to the first subset and the second subset. The programming pulse has a programming pulse level, which is characterized by causing the resistance change from the middle range to the first range of the first subset, and after the programming pulse, the second subset has the resistance in the second final range, and the first subset and the second subset are used to store the set of data.

【技术实现步骤摘要】
在集成电路上生成数据集的方法、集成电路及其制造方法
本专利技术涉及具有使用物理不可克隆函数生成的数据集(dataset)的集成电路装置、以及用于生成此种数据集的方法。
技术介绍
物理不可克隆函数(physicalunclonablefunction，PUF)是一种能够用在创造用于物理实体如集成电路的独特、随机密钥的处理程序。PUF的使用是一种生成支持硬件固有安全(hardwareintrinsicsecurity，HIS)技术的标识符(ID)的解决方案。PUF已经使用在具有高安全性要求的应用如便携式和埋入式装置的密钥创造上。一种例示的PUF是环式振荡器PUF，其使用对于栅极的电路传导延迟来说固有的制造变异性。另一种例示的PUF是静态随机存取存储器(SRAM)PUF，其中晶体管中的临界电压不同使得SRAM电力开启在逻辑“0”或逻辑“1”。期望的是，提供一种物理不可克隆函数，用于在工艺、电压、温度(process，voltage，temperature；PVT)条件下，以低位错误率和高可靠性在可编程电阻式存储器中创造数据集。
技术实现思路
提供一种在一集成电路上生成一数据集的方法，该集成电路包含多个可编程电阻式存储单元。所述方法包含施加一形成脉冲(formingpulse)到所述可编程电阻式存储单元的一集合中的所有成员。形成脉冲具有一形成脉冲电平，该形成脉冲电平的特色在于，在可编程电阻式存储单元的该集合的一第一子集中，引发从一初始电阻范围到一中间电阻范围的电阻变化，而在该形成脉冲之后，可编程电阻式存储单元的该集合的一第二子集具有落在该中间范围之外的电阻。第一子集和第二子集中的成员隶属，由响应于跨越所述集合的该形成脉冲的物理性变化所决定。所述方法包含施加一编程脉冲(programmingpulse)到可编程电阻式存储单元的该第一子集和该第二子集。编程脉冲具有一编程脉冲电平，该编程脉冲电平的特色在于，引发第一子集从该中间范围到一第一最终电阻范围的电阻变化。该编程脉冲能够在一恶劣的环境条件下，使得可编程电阻式存储单元的一给定集合的第一子集和第二子集中的存储单元分布更加稳定。于在此所述的实施例中，编程脉冲能够使得第一子集中的存储单元与第二子集中的存储单元之间的感测限度(margin)增加。在该编程脉冲之后，可编程电阻式存储单元的该第二子集中的存储单元能够维持在接近该初始电阻范围的电阻范围，否则具有在一第二最终电阻范围中的电阻，该第二最终电阻范围与该第一最终电阻范围不重叠。可编程存储单元的该集合的第一子集和第二子集，由形成脉冲与编程脉冲的组合所建立，并将会根据由材料的自然性质和制造程序所自然造成的可编程电阻式存储单元的变异而变化。所述方法能够包含在施加形成脉冲之前，借由测试集成电路上的所述可编程电阻式存储单元中的一些可编程电阻式存储单元，找出形成脉冲电平。为了找出形成脉冲电平，能够以迭代方式施加具有一测试脉冲电平的一测试脉冲到与要用在创造独特数据集的所述存储单元位在相同集成电路上、且较佳地具有相同结构的可编程电阻式存储单元。对于每次迭代，能够使用不同于先前使用的测试集合的可编程电阻式存储单元的一测试集合。能够决定在测试集合中具有在中间电阻范围中的电阻的所述存储单元的一比例。如果该比例低于一阈值，可接着更新测试脉冲电平，重复施加测试脉冲和决定比例的操作，直到所决定的比例达到该阈值、或更佳地落在大约50％(例如40％到60％)的一特定范围内，并且，能够基于在达到该阈值或落在该特定范围内的迭代中的测试脉冲电平，设定形成脉冲电平。所述数据集能够用在形成例如是在安全协议的例子中对于挑战(challenge)的响应。一种使用数据集的方法包含使用一读取电压感测全部或部分的该数据集，该读取电压用在介于第一最终电阻范围与第二最终电阻范围之间的电阻，其中第一最终电阻范围与第二最终电阻范围由一读取限度分离。如前述提及，该读取限度能够大于初始电阻范围与该中间范围之间的限度。所述可编程电阻式存储单元能够包括多个可编程电阻式存储元件。在一实施例中，可编程电阻式存储元件的特色能够在于，在一高电阻范围中的一初始电阻，其中所述中间电阻范围低于该高电阻范围，第一最终电阻范围低于中间电阻范围，第二最终电阻范围高于第一最终电阻范围。在另一实施例中，可编程电阻式存储元件的特色能够在于，在一低电阻范围中的一初始电阻，其中所述中间电阻范围高于该低电阻范围，第一最终电阻范围高于中间电阻范围，第二最终电阻范围低于第一最终电阻范围。施加如在此所述的形成脉冲，能够使得连接第一子集中的存储单元的第一电极和第二电极的一导电细丝形成，且并未使得连接第二子集中的存储单元的第一电极和第二电极的一导电细丝形成。如在此所述的编程脉冲能够稳定并加强第一子集中的存储单元的该导电细丝的导电性，且并未使得第二子集中的存储单元的一导电细丝形成。另外也提供一种制造一集成电路的方法，其根据在此提供的用于生成一数据集的方法。另外也叙述一种装置，其包括一集成电路，该集成电路具有使用PUF以创造和储存一独特数据集的一存储器。在所述技术这个方面的装置包含一控制器，该控制器配置成用以执行PUF。该控制器能够包含位在与该存储器相同的集成电路上的一状态机、在能够置于与该存储器或者芯片内和芯片外逻辑的组合形成通讯的一分离系统上的逻辑如计算机程序。本专利技术的其他方面和优点，能够通过阅读以下的附图和具体实施方式而明确。附图说明图1是一种装置的简化方块图，其包括具有使用PUF以创造和储存一独特数据集的存储器的集成电路。图2示出在包含可编程电阻式存储单元的集成电路上生成一数据集的例示流程图。图3示出找出一形成脉冲电平的例示流程图。图4绘示用于在集成电路上执行一物理不可克隆函数的一种例示系统。图5A、5B和5C绘示在一可编程电阻式存储单元中的一导电细丝和一不导电细丝。图6A和6B绘示在用以生成一数据集的操作中的多个电阻范围。图7A、7B和7C绘示存储单元在如在此所述的一PUF处理程序的不同阶段的电阻的机率图。图8绘示用于找出一形成脉冲电平的不同条件。图9～13绘示用于找出一形成脉冲电平的操作。图14A、14B和14C绘示在一测试集合中施加测试脉冲的例示结果。图15A和15B绘示在一第一PUFID阵列中生成一第一数据集和在一第二PUFID阵列中生成一第二数据集的结果。图16绘示在高温烘烤条件下于例示的第一最终电阻范围与第二最终电阻范围之间的一读取限度。【附图标记说明】100、440：集成电路110：任务函数电路111、116、131、141：总线115：访问控制块120：输入/输出接口122：走线125：安全逻辑130：存储阵列140：控制器210、220、230、310、320、330、340、350：步骤410：系统420：PUF逻辑和驱动器430：装置处置器/针测器500：存储单元510：金属氧化物存储元件610、610b、620、620b、630、630b、640、640b、650、650b、710、720、730、740、750、940、950、1040、1050、1140、1150、1240、1250、1340、1350、1640、1650、1670：范围705、905：电阻阈值725：限度745、1660本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在一集成电路上生成一数据集的方法，该集成电路包含多个可编程电阻式存储单元，该方法包括：施加一形成脉冲到所述可编程电阻式存储单元的一集合中的所有成员，该形成脉冲具有一形成脉冲电平，该形成脉冲电平的特色在于，在所述可编程电阻式存储单元的该集合的一第一子集中，引发从一初始电阻范围到一中间电阻范围的电阻变化，而在该形成脉冲之后，所述可编程电阻式存储单元的该集合的一第二子集具有落在该中间电阻范围之外的电阻；以及施加一编程脉冲到所述可编程电阻式存储单元的该第一子集和该第二子集，该编程脉冲具有一编程脉冲电平，该编程脉冲电平的特色在于，引发该第一子集从该中间电阻范围到一第一最终电阻范围的电阻变化，而在该编程脉冲之后，所述可编程电阻式存储单元的该第二子集具有在一第二最终电阻范围中的电阻，该第二最终电阻范围与该第一最终电阻范围不重叠，所述可编程电阻式存储单元的该集合的该第一子集和该第二子集借此储存所述数据集。

【技术特征摘要】
2016.12.27 US 15/391,062;2017.02.22 US 62/461,8001.一种在一集成电路上生成一数据集的方法，该集成电路包含多个可编程电阻式存储单元，该方法包括：施加一形成脉冲到所述可编程电阻式存储单元的一集合中的所有成员，该形成脉冲具有一形成脉冲电平，该形成脉冲电平的特色在于，在所述可编程电阻式存储单元的该集合的一第一子集中，引发从一初始电阻范围到一中间电阻范围的电阻变化，而在该形成脉冲之后，所述可编程电阻式存储单元的该集合的一第二子集具有落在该中间电阻范围之外的电阻；以及施加一编程脉冲到所述可编程电阻式存储单元的该第一子集和该第二子集，该编程脉冲具有一编程脉冲电平，该编程脉冲电平的特色在于，引发该第一子集从该中间电阻范围到一第一最终电阻范围的电阻变化，而在该编程脉冲之后，所述可编程电阻式存储单元的该第二子集具有在一第二最终电阻范围中的电阻，该第二最终电阻范围与该第一最终电阻范围不重叠，所述可编程电阻式存储单元的该集合的该第一子集和该第二子集借此储存所述数据集。2.如权利要求1所述的方法，包含在施加该形成脉冲之前，通过测试该集成电路上的所述可编程电阻式存储单元中的一些可编程电阻式存储单元，找出该形成脉冲电平。3.如权利要求1所述的方法，包含在施加该形成脉冲之前，借由包括下列步骤的一方法，找出该形成脉冲电平：以迭代方式施加具有一测试脉冲电平的一测试脉冲到所述可编程电阻式存储单元的一测试集合，以及决定在该测试集合中具有在该中间电阻范围中的电阻的所述可编程电阻式存储单元的一比例，并且，如果该比例低于一阈值，更新该测试脉冲电平，在不同的一测试集合上重复所述施加该测试脉冲的步骤和所述决定的步骤，直到所决定的比例达到该阈值，并且，基于在达到该阈值的一迭代中的该测试脉冲电平，设定该形成脉冲电平。4.如权利要求1所述的方法，包含使用一读取电压感测该数据集，该读取电压用在介于该第一最终电阻范围与该第二最终电阻范围之间的电阻，其中该第一最终电阻范围和该第二最终电阻范围由一读取限度分离，该读取限度大于该初始电阻范围与该中间电阻范围之间的限度。5.如权利要求1所述的方法，其中所述可编程电阻式存储单元包括多个可编程电阻式存储元件，所述可编程电阻式存储元件的特色在于，在一高电阻范围中的一初始电阻，其中该中间电阻范围低于该高电阻范围，该第一最终电阻范围低于该中间电阻范围，该第二最终电阻范围高于该第一最终电阻范围。6.如权利要求1所述的方法，其中所述可编程电阻式存储单元包括多个可编程电阻式存储元件，所述可编程电阻式存储元件的特色在于，在一低电阻范围中的一初始电阻，其中该中间电阻范围高于该低电阻范围，该第一最终电阻范围高于该中间电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾柏皓，许凯捷，李峰旻，林昱佑，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71