用于磁性存储单元的硬件安全装置制造方法及图纸

一种配备有至少一个安全装置（３０）的磁性存储单元阵列，其中所述至少一个安全装置（３０）包括第一磁性元件（１０）和第二磁性元件（１１），均具有预置的磁化方向，所述第一和第二磁性元件（１０，１１）的预置磁化方向彼此不同，所述第一和第二磁性元件（１０，１１）适合于把它们的磁化方向与外加磁场的磁场线对准，以便由此表明所述阵列向所述外加磁场的暴露。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及磁存储器或磁阻随机存取存储器(MRAM)，并且尤其涉及一种用于防止磁性存储单元被通过暴露于磁场而滥用，或者用于检测无意的暴露于磁场以避免由于该暴露而导致的不正常工作的方法和装置。当前磁或磁阻随机存取存储器(MRAM)被许多公司认为是闪速存储器的后继者。其有替换除最快的静态RAM(SRAM)存储器外所有存储器的潜能。这使MRAM非常适于作为片上系统(SoC)的嵌入式存储器。其是非易失性存储器(NVM)装置，这意味着不要求任何功率来维持所存储的信息。这与大多数其它类型的存储器相比是一个优点。MRAM概念最初在美国Honeywell公司开发出来，把在磁多层装置中的磁化方向用作信息存储和用于信息读出的作为结果的电阻差。与使用所有的存储设备一样，在MRAM阵列中的每个单元必须至少能够存储表示“1”或“0”这两种状态。存在各种磁阻(MR)效应，其中当前最重要的是巨磁阻(GMR)和隧道磁阻(TMR)。GMR效应和TMR或磁隧道结(MTJ)或自旋相关隧道(SDT)效应给出了实现a.o.非易失性磁存储器的可能性。这些装置包括叠式薄膜，其中至少两个是铁磁的或亚铁磁的，并且它们都由无磁性的夹层分开。GMR是具有导体夹层结构的磁阻，而TMR是具有绝缘夹层结构的磁阻。如果把非常薄的导体放置在两个铁磁的或亚铁磁的膜之间，那么在所述膜的磁化方向是平行时合成多层结构的有效面内电阻最小，而在所述膜的磁化方向是反平行时所述有效面内电阻最大。如果把薄的绝缘夹层放置在两个铁磁的或亚铁磁的膜之间，那么就会观察到在所述膜之间的隧道电流在所述膜的磁化方向是平行时是最大的(或者从而电阻是最小的)，而在所述膜的磁化方向是反平行时在所述膜之间的隧道电流是最小的(或者从而电阻最大)。通常把磁阻测量为上述结构的电阻从平行到反平行磁化状态的百分比增长。TMR装置提供了比GMR结构更高百分比的磁阻，并且从而有用于更高信号和更高速度的潜能。最近结果表明与在良好的GMR单元中10-14％的磁阻相比较，隧穿提供超过40％的磁阻。典型的MRAM装置包括多个磁阻存储元件，例如在阵列中安排的磁隧道结(MTJ)元件。MTJ存储元件总体上包括分层结构，其包括固定或钉扎层、自由层和在中间的电介质势垒。磁性材料的钉扎层具有磁矢量，其总是指向相同的方向。自由层的磁矢量是自由的，但是被约束在所述层的易磁化轴内，其主要由所述元件的物理尺寸确定。自由层的磁矢量指向这两个方向之一与钉扎层的磁化方向平行或反平行，其符合所述易磁化轴。MRAM的基本原理是根据磁化方向而将信息存储为例如“0”和“1”的二进制数据。这就是为什么磁性数据是非易失性的，并且将不改变直到受外部磁场的影响。当用相同的定向(平行的)来磁化MRAM单元的分层结构的两个磁膜时，数据为两个二进制值中的一个，例如“0”，否则，如果用反向的定向(反平行)来磁化MRAM单元的分层结构的两个磁膜时，所述数据为另一个二进制值，例如“1”。利用分层结构的电阻随着定向是否为平行而变化的这一事实，所述系统就可以判别这两个二进制值数据，例如“0”或“1”。MRAM单元的缺点，总体上也是磁性存储单元的缺点，在于有意或无意地暴露于强磁场使它们易被损坏。对于某些应用，例如在智能卡中，存储在例如MRAM单元之类的磁性存储单元中的数据是秘密的。所述数据是安全的并且不能以除正常的、受控电连接方式之外的方式来获取，例如从IC的引脚来获取，是绝对必要的。所述数据必须要保护起来，以防止任何人以未经授权的方式读取所述数据，并且如果该数据已经被改变了，那么就防止任何人以未经授权的方式使用它。在WO00/07184中通过在易坏的信息存储机构内使用可记录的数据层来解决该问题，响应于预定的使用或时间因素中的至少一个的所述机构是易坏的，并且从而切断对记录数据的访问。所描述的这些实施例之一采用MRAM技术，其中磁阻存储单元每个都包括磁性存储单元元件，诸如多层GMR材料，其中以磁化向量的形式存储数据。存储在MRAM单元中的数据由具有施加足以擦除所述数据的磁场的能力的阅读器来读取。因此，当读取或访问信息时，产生了毁坏所记录数据的磁场。上述解决办法的缺点在于如下事实即使所述记录数据不会被滥用，也变得难以访问。即使只是以正常和经授权的方式来使用数据，也会拒绝访问数据或者破坏数据。据此，对于某些应用(例如智能卡)，十分希望提供一种这样的安全MRAM阵列，存储在所述阵列的MRAM单元中的数据不会被以除通过正常、受控方式(例如是通过电连接IC的引脚)之外的其它方式而改变。本专利技术的目的是提供一种硬件保护，用于表明例如MRAM阵列之类的磁性存储单元阵列已经被有意或无意地暴露于外部磁场，特别是在其中安全性是绝对必要的或者数据的完整性是至关紧要的应用中。由依照本专利技术的方法和装置来完成上述目标。本专利技术提供了一种磁性存储单元阵列，配备有至少一个安全装置。所述磁性存储单元例如可以是，但不局限于任何MR类型的MRAM单元阵列，所述MR类型是诸如AMR、GMR、TMR此类的。作为选择，所述磁性存储单元可以在磁带上，诸如银行卡上的磁条，它们可以用于(可拆卸的)硬盘(HDD)或软盘。依照本专利技术的至少一个安全装置包括第一磁性元件和第二磁性元件，其均具有预置的磁化方向。所述第一和第二磁性元件的预置磁化方向彼此不同。所述第一和第二磁性元件适于把它们的磁化方向与外加磁场的磁场线对准，以便由此表明所述阵列暴露于该外部磁场。依照本专利技术的一个实施例，所述第一和第二磁性元件可以包括任何MR类型的MRAM单元，所述MR类型是诸如AMR、GMR、TMR此类的。作为选择，其它磁性元件可以用于所述安全装置，像包括磁带的装置。在后一种情况，可以在安全标记或安全芯片上实现本专利技术的安全装置，例如可以在智能卡或HDD中实现所述安全标记或安全芯片以便监视其完整性。把MRAM单元用于安全装置的优点是可以容易地把所述安全装置添加到嵌入式或独立的磁性存储单元阵列。与磁带对比，基于MR元件的、依照本专利技术的安全装置可以容易地被电方式读取，而不要求任何机械移动。此外，在包括MRAM单元的安全装置中，所述MRAM单元可以每个都具有自由磁层，所述自由磁层具有预置的反向磁化方向。通过改变该预置磁化方向并且测量安全装置的MRAM单元的电阻中由此所引起的变化，可以检测向外部磁场的暴露。依照本专利技术，可以邻近于必须保护的磁性存储单元来构建所述安全装置。通过这样，当所述阵列的磁性存储单元正在受外部磁场的影响时，相邻的安全装置就会受到影响，而不是把安全装置远离于受影响的磁性存储单元。依照本专利技术的又一实施例，可以在所述阵列中的磁性存储单元之间空间上分布多个安全装置。这是有益的，因为空间上分布在磁性存储单元之间的更多安全装置，给出了对在所述阵列中的所有位置向外部磁场的暴露的更准确检测。本专利技术还提供了一种包括磁性存储单元阵列的集成电路，所述磁性存储单元阵列配备有如上所述的至少一个安全装置。所述集成电路还包括控制电路，用于擦除磁性存储单元的数据内容，和/或用于当由安全装置表明所述阵列向外加磁场的暴露时阻止所述集成电路起作用。本专利技术还提供一种用于表明磁性存储单元阵列向外部磁场的暴露的方法。所述方法包括当所述阵列暴露于外部磁场时改变磁安全装置的预置磁化方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种配备有至少一个安全装置(30)的磁性存储单元阵列，其中所述至少一个安全装置(30)包括第一磁性元件(10)和第二磁性元件(11)，均具有预置的磁化方向，所述第一和第二磁性元件(10，11)的预置磁化方向彼此不同，所述第一和第二磁性元件(10，11)适合于把它们的磁化方向与外加磁场的磁场线对准，以便由此表明所述阵列向所述外加磁场的暴露。2.如权利要求1所述的磁性存储单元阵列，其中所述第一和第二磁性元件(10，11)包括MRAM单元。3.如权利要求2所述的磁性存储单元阵列，所述MRAM单元(10，11)具有自由磁层(18)，其中所述MRAM单元(10，11)它们的磁层(18)具有预置反向的磁化方向。4.如权利要求1所述的磁性存储单元阵列，其中所述安全装置(30)被构建成邻近于必须要保护的磁性存储单元。5.如权利要求1所述的磁性存储单元阵列，在所述阵列中的磁性存储单元之间在空间上分布有多个安全装置(30)。6.一种包括如权利要求1所述的磁性存储单元阵列的集成电路。7.如权利要求6所述的集成电路，还包括控制电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·M·H·伦斯森，A·J·M·德尼斯森，N·拉姆伯特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：