老化传感器及假冒集成电路检测制造技术

示出了一种片上老化传感器以及用于检测假冒集成电路的相关联的方法。在一个实例中，所述片上老化传感器被集成在芯片内。在一个实例中，所述片上传感器包含片上老化传感器和反熔丝存储器块两者，所述反熔丝存储器块包含对所述芯片唯一的静态信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】老化传感器及假冒集成电路检测相关申请本申请要求于2015年10月29日提交的题为“EM-BASEDON-CHIPAGINGSENSORFORDETECTIONANDPREVENTIONOFRECYCLEDICS(用于检测和防止回收IC(IntegratedCircuit)的基于EM(Electromigration)的片上传感器)”的美国临时专利申请号62/248,145的优先权，所述专利申请通过援引以其全部内容并入本文。
本专利技术涉及集成电路片上老化感测系统和假冒集成电路检测方法。
技术介绍
期望得到改进的集成电路片上老化感测系统和假冒集成电路检测方法。附图说明图1示出了根据本专利技术的实例的互连导线的EM诱发应力发展和分布。图2示出了根据本专利技术的实例的老化传感器的平行多导线结构及其受压状况。图3示出了根据本专利技术的实例的基于EM的老化传感器的结构。图4示出了根据本专利技术的实例的对不同导线数量和变体的并联连接受压导线的统计研究。图5示出了根据本专利技术的实例的使用以下各项对受压导线进行的统计寿命检测：(a)使用不变的6条导线；(b)使用变化数量的导线(6条导线使用1年，10条导线使用6年，并且14条导线使用10年)。图6示出了根据本专利技术的实例的导线的长度对EM寿命数据。图7示出了根据本专利技术的实例的应力导线的功耗对导线长度和电流密度数据。图8示出了根据本专利技术的实例的(a)ADC的统计电压输入以及(b)统计ADC输出数据。图9示出了根据本专利技术的实例的所检测传感器导线寿命的统计分布。图10示出了根据本专利技术的实例的芯片传感器的架构。图11示出了根据本专利技术的实例的RO(RingOscillator)老化传感器的结构。图12示出了根据本专利技术的实例的5级RO的频率下降。图13示出了根据本专利技术的实例的EM老化传感器的结构。图14示出了根据本专利技术的实例的电子部件供应链和漏洞。图15示出了根据本专利技术的实例的具有制造后认证的所提出供应链。图16示出了根据本专利技术的实例的制造后认证的流程图。图17示出了根据本专利技术的实例的用于假冒IC的综合检测方法的流程图。图18示出了根据本专利技术的实例的工艺变化对频率扩展和回收IC检测概率的影响的数据。图19示出了根据本专利技术的实例的对不同导线数量的受压导线组的统计研究。图20示出了根据本专利技术的实例的(a)导线的长度对EM寿命以及(b)应力导线的功耗对导线长度和电流密度。图21示出了根据本专利技术的实例的长周期时间内的基于RO的老化传感器错误率数据。具体实施方式在以下详细说明中，对附图进行了参考，所述附图形成详细说明的一部分，且在附图中通过说明方式示出了可以实践本专利技术的具体实施例。在附图中，贯穿若干视图，相似的数字描述基本上类似的部件。充分详细地描述了这些实施例以使所属领域的技术人员能够实践本专利技术。在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以做出结构或逻辑改变等。假冒和回收集成电路(IC)已经成为商业和军事系统的主要安全威胁。除了巨大经济影响之外，假冒和回收IC对那些系统造成显著的保障和安全威胁。在本文中，我们提出了一种全新的轻质片上老化传感器，所述传感器基于电子迁移(EM)诱发的老化效应以快速检测和防止回收IC。基于EM的老化传感器利用互连导线的自然老化/失效机制来对芯片老化进行计时。相比于现有老化传感器，全新的老化传感器可以由于其简单结构而以较小的占用面积提供对芯片使用时间的更准确预测。全新传感器基于EM效应的最近提出的基于物理学的应力演化模型以准确预测EM失效。因此，我们可以基于铜互连技术设计互连导线结构，使得所产生的导线将具有可以足够的准确度在特定时间检测的EM失效。为了减轻金属晶粒大小的固有变化问题并且评估其对金属导线的成核时间的影响，在所述传感器中使用了多条平行的适当构造的导线。使用全新EM模型来优化导线的参数。我们的统计和变化分析表明所提出的老化传感器可以在存在两种固有不确定性的情况下准确地预测目标失效时间。我们的研究表明更多平行导线将导致更准确的统计预测，代价是更多的区域。近年来，集成电路(IC)假冒和回收已经成为主要问题，有可能影响电子系统的安全性，特别是军事、航空航天、医疗和其他关键应用的电子系统。除了降低系统可靠性和可用性之外，假冒减少了公司从其研发工作得到的总收入、通过知识产权(IP)盗窃而束缚创新并且产生了采用成熟品牌名称的低质量产品。假冒部件被定义为因为其是未经授权副本而不是真的电子零件；其不符合原始部件制造商(OCM)的设计、模式和/或性能；或者其并不由原始部件制造商生产或者是由未经授权承包商生产；其是不合格的、有缺陷的、或者用过的OCM产品，作为“新的”或可工作的产品而被销售；其具有不正确的或假的标记和/或文档计数器，所述计数器对时钟或时钟事件的衍生物进行计数以记录芯片的使用情况。反熔丝存储器被用于确保计数中的数据不会被攻击者擦除或更改。然而，特别当需要更准确的使用情况时，基于AF的传感器引起很大的面积开销。这种方法的另一问题在于其可能不反应芯片的真实老化相关使用情况。例如，其将记录到芯片在不同片上温度下的相同使用时间，然而，这可能对由电子迁移、NBTI和HCI引起的老化效应具有显著影响。示出了一种全新的轻质片上老化传感器，所述传感器基于电子迁移诱发的老化效应以快速检测和防止回收IC。全新的基于EM的老化传感器利用互连导线的自然老化/失效机制来对芯片的老化进行计时，而不是使用来自装置(如MOSFET)的传统老化效应。因此，相比于现有的基于环形振荡器的老化传感器，其具有以下两种优势：首先，此结构简单得多，因为其仅需要由DC电流驱动的金属互连导线。相比而言，环形振荡器必须用于检测阈值电压偏移。其次，其更加准确，因为相比于随着时间推移产生的频率偏移，我们可以更准确地测量EM诱发的失效(如导线电阻变化)时间。全新传感器基于EM效应的最近提出的流体静应力演化模型以准确预测EM失效[10]。因此，我们可以基于铜互连技术设计互连导线结构，使得所产生的导线可以具有可以足够的准确度在特定时间检测的EM失效。为了减轻金属晶粒大小的固有变化问题并且评估其对金属导线的成核时间的影响，在所述传感器中采用了多条平行的适当构造的导线。使用全新EM模型来优化导线的参数。我们实验结果表明所提出的老化传感器可以在存在两种固有不确定性的情况下准确地预测目标失效时间。我们的研究表明更多平行导线将导致更准确的统计预测，代价是更多的区域。以下章节综述了EM效应以及最近提出的基于物理学的EM模型。在第III章节中，我们呈现了全新的轻质片上老化传感器电路以及互连导线结构。在第IV章节中呈现了若干统计和变化分析。最后，第V章节进行了总结。EM诱发的失效效应综述所提出的片上老化传感器基于这样的观察：EM诱发的互连导线失效可以被设计成使得导线可以在通过其电阻增大到超过预定义阈值而检测到的特定时间帧发生故障。为了理解这一点，我们首先简要地综述根据第一原理产生的EM失效效应，并且然后我们呈现了针对基于EM物理学的计时失效而设计导线结构的问题和解决方案。EM是金属原子沿着外加电场的方向迁移的物理现象。原子(晶格原子或缺陷/杂质)沿着导电电子的轨迹朝着金属导线的阳极端迁移。主要由原子与导电电子之间的动量交换引起的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芯片，包括：芯片老化传感器；以及反熔丝存储器块，其包含对所述芯片唯一的静态信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.29 US 62/248,1451.一种芯片，包括：芯片老化传感器；以及反熔丝存储器块，其包含对所述芯片唯一的静态信息。2.根据权利要求1所述的芯片，其中所述芯片老化传感器包含短期老化传感器和单独的长期老化传感器两者。3.根据权利要求2所述的芯片，其中所述短期老化传感器包含环形振荡器老化传感器。4.根据权利要求2所述的芯片，其中所述长期老化传感器包含电子迁移老化传感器。5.根据权利要求4所述的芯片，其中所述电子迁移老化传感器包含：并联的多个导体，每个导体具有一定长度，其中所述多个导体被配置成在所述芯片的操作过程中经受电应力；参考导体，其还具有所述长度；以及测试电路，其用于在一段时间之后将所述参考导体与所述多个导体进行比较，并且用于检测所述多个导体与所述参考导体之间的平均电差，所述参考导体与随时间变化的电应力的量相关。6.根据权利要求1所述的芯片，其中所述反熔丝存储器块包含唯一芯片识别代码。7.根据权利要求1所述的芯片，其中所述反熔丝存储器块包含激活时间戳。8.根据权利要求1所述的芯片，其中所述反熔丝存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢尔顿·向东·谭，何凯，黄欣，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US