一种数据安全芯片及其操作方法和电子装置。该数据安全芯片包括制备在同一个衬底上的数据处理层、数据传输层和存储层，其中，存储层包括阵列分布的多个存储单元，数据处理层包括数据处理电路，数据传输层包括数据传输导体结构，多个存储单元和数据处理电路通过数据传输导体结构通信连接，数据传输层位于存储层和数据处理层之间，且数据传输导体结构在数据处理层上的第一正投影区域落在存储层在数据处理层上的第二正投影区域内。该数据安全芯片能够有效防止由于探针攻击导致的信息泄露问题，提高芯片中存储的数据的安全性和数据通信的安全性。全性。全性。
【技术实现步骤摘要】
数据安全芯片及其操作方法、电子装置
[0001]本公开的实施例涉及一种数据安全芯片及其操作方法、一种电子装置。
技术介绍
[0002]随着信息技术的发展，许多重要数据和隐私数据都被存储在电子设备中，例如电子设备的序列号、厂家的秘密信息和用户的私钥等，这些隐私数据往往面临着被恶意攻击或窃取的风险，一旦隐私数据泄露，将给用户或开发者造成极大的损失，因此，加强数据在存储和使用过程中的保护是非常重要的。
[0003]对于存储有重要数据的芯片来说，数据的安全性已经成为芯片设计中越来越重要的一环。在芯片攻击领域，探针攻击是一种常见且有效的物理攻击手段，探针攻击通过微探针或电子束与芯片内部的金属线直接接触，可以在数据通信或使用过程中直接窃取重要信息。目前已有多种针对探针攻击的防护手段，例如硬件保护装置、主动屏蔽层、防探测电路等，但这些方法普遍存在需要引入额外的物理防护、增大了芯片的面积或重量负担、增加了芯片的设计难度和成本等问题。
技术实现思路
[0004]本公开至少一实施例提供一种数据安全芯片，该数据安全芯片包括制备在同一个衬底上的数据处理层、数据传输层和存储层，其中，所述存储层包括阵列分布的多个存储单元，所述数据处理层包括数据处理电路，所述数据传输层包括数据传输导体结构，所述多个存储单元和所述数据处理电路通过所述数据传输导体结构通信连接，所述数据传输层位于所述存储层和所述数据处理层之间，且所述数据传输导体结构在所述数据处理层上的第一正投影区域落在所述存储层在所述数据处理层上的第二正投影区域内。
[0005]例如，在本公开至少一实施例提供的数据安全芯片中，所述数据处理电路包括神经网络电路、数据加密电路或数据计算电路。
[0006]例如，本公开至少一实施例提供的数据安全芯还包括附加存储器，其中，所述附加存储器与所述数据处理电路通过总线通信连接。
[0007]例如，在本公开至少一实施例提供的数据安全芯片中，所述附加存储器制备在所述衬底上且与所述存储层位于同一层。
[0008]例如，本公开至少一实施例提供的数据安全芯还包括附加数据处理电路，其中，所述附加数据处理电路制备在所述衬底上且包括与所述数据处理层位于同一层的电路部分。
[0009]例如，在本公开至少一实施例提供的数据安全芯片中，所述数据传输导体结构包括走线或过孔。
[0010]例如，在本公开至少一实施例提供的数据安全芯片中，所述存储层还包括多个虚拟存储单元，所述多个虚拟存储单元不与所述数据处理电路通信连接；所述多个虚拟存储单元与所述多个存储单元中至少部分相间交错排列。
[0011]例如，在本公开至少一实施例提供的数据安全芯片中，所述存储单元包括在所述
衬底上层叠的第一存储子单元和第二存储子单元，所述第一存储子单元包括层叠的第一电极层、第一介质层和中间电极层，所述第一介质层设置在所述第一电极层和所述中间电极层之间，所述第二存储子单元包括层叠的所述中间电极层、第二介质层和第二电极层，所述第二介质层设置在所述中间电极层和所述第二电极层之间。
[0012]例如，在本公开至少一实施例提供的数据安全芯片中，所述第一存储子单元还包括第三介质层，所述第三介质层设置在所述第一电极层和所述中间电极层之间，所述第二存储子单元还包括第四介质层，所述第四介质层设置在所述中间电极层和所述第二电极层之间。
[0013]例如，在本公开至少一实施例提供的数据安全芯片中，所述存储单元中的所述第一存储子单元和所述第二存储子单元均为双极型忆阻器。
[0014]例如，在本公开至少一实施例提供的数据安全芯片中，所述存储层配置为对所述存储层中需要进行第一写入操作的第一待写入存储单元施加第一写操作电压，以使得所述第一待写入存储单元处于第一写入态，处于所述第一写入态的所述第一待写入存储单元的所述第一存储子单元的电阻值小于所述第二存储子单元的电阻值；或者，所述存储层配置为对所述存储层中需要进行第二写入操作的第二待写入存储单元施加第二写操作电压，以使得所述第二待写入存储单元处于第二写入态，处于所述第二写入态的所述第二待写入存储单元的所述第一存储子单元的电阻值大于所述第二存储子单元的电阻值，其中，所述第一写操作电压和所述第二写操作电压大于所述双极型忆阻器的阈值开启电压。
[0015]例如，在本公开至少一实施例提供的数据安全芯片中，所述数据处理电路配置为对所述存储层中的处于所述第一写入态或所述第二写入态的所述存储单元施加第二读操作电压，以读取所述存储单元中存储的第一数据或第二数据。
[0016]例如，在本公开至少一实施例提供的数据安全芯片中，所述存储单元的所述中间电极层与所述数据传输导体结构连接，所述中间电极层配置为通过所述数据传输导体结构将存储于所述存储单元中的数据输入到所述数据处理层中进行数据处理。
[0017]例如，在本公开至少一实施例提供的数据安全芯片中，所述存储层中每一行的所述多个存储单元的所述第一电极层彼此电连接，所述存储层中每一列的所述多个存储单元的所述第二电极层彼此电连接。
[0018]例如，在本公开至少一实施例提供的数据安全芯片中，所述存储单元包括至少一项忆阻器。
[0019]例如，在本公开至少一实施例提供的数据安全芯片中，所述存储单元中的所述第一存储子单元和所述第二存储子单元均为忆阻器，且所述忆阻器具有随机的电阻值，以使得所述存储单元存储的数据为随机数据。
[0020]例如，在本公开至少一实施例提供的数据安全芯片中，所述存储层配置为对所述存储单元施加第一读操作电压以读取所述存储单元存储的所述随机数据。
[0021]本公开至少一实施例提供一种电子装置，该电子装置包括本公开任一实施例所述的数据安全芯片。
[0022]本公开至少一实施例提供一种根据本公开任一实施例所述的数据安全芯片的操作方法，该操作方法包括：将具有第一安全级的第一安全数据存储于所述存储层中；通过所述数据处理电路经所述数据传输导体结构接收存储于所述存储层中的所述第一安全数据，
并对所述第一安全数据进行数据处理；通过所述数据处理电路接收具有第二安全级的第二安全数据并对所述第二安全数据进行数据处理，其中，所述第一安全级高于所述第二安全级。
[0023]例如，本公开至少一实施例提供的操作方法还包括：所述数据处理电路通过总线接收存储于附加存储器中的所述第二安全数据，或者所述数据处理电路通过总线接收来自于附加数据处理电路中的所述第二安全数据。
[0024]例如，在本公开至少一实施例提供的操作方法中，当所述数据处理电路为数据加密电路时，所述第一安全数据包括密钥数据，所述第二安全数据包括明文数据；或者，当所述数据处理电路为神经网络电路时，所述第一安全数据包括权重参数数据，所述第二安全数据包括输入数据。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
[002本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种数据安全芯片，包括制备在同一个衬底上的数据处理层、数据传输层和存储层，其中，所述存储层包括阵列分布的多个存储单元，所述数据处理层包括数据处理电路，所述数据传输层包括数据传输导体结构，所述多个存储单元和所述数据处理电路通过所述数据传输导体结构通信连接，所述数据传输层位于所述存储层和所述数据处理层之间，且所述数据传输导体结构在所述数据处理层上的第一正投影区域落在所述存储层在所述数据处理层上的第二正投影区域内。2.根据权利要求1所述的数据安全芯片，还包括附加数据处理电路，其中，所述附加数据处理电路制备在所述衬底上且包括与所述数据处理层位于同一层的电路部分。3.根据权利要求1所述的数据安全芯片，其中，所述存储层还包括多个虚拟存储单元，所述多个虚拟存储单元不与所述数据处理电路通信连接；所述多个虚拟存储单元与所述多个存储单元中至少部分相间交错排列。4.根据权利要求1所述的数据安全芯片，其中，所述存储单元包括在所述衬底上层叠的第一存储子单元和第二存储子单元，所述第一存储子单元包括层叠的第一电极层、第一介质层和中间电极层，所述第一介质层设置在所述第一电极层和所述中间电极层之间，所述第二存储子单元包括层叠的所述中间电极层、第二介质层和第二电极层，所述第二介质层设置在所述中间电极层和所述第二电极层之间。5.根据权利要求4所述的数据安全芯片，其中，所述第一存储子单元还包括第三介质层，所述第三介质层设置在所述第一电极层和所述中间电极层之间，所述第二存储子单元还包括第四介质层，所述第四介质层设置在所述中间电极层和所述第二电极层之间。6.根据权利要求4所述的数据安全芯片，其中，所述存储单元的所述中间电极层与所述数据传输导体结构连接，所述中间电极层配置为通过所述数据传输导体结构将存储于所述存储单元中的数据输入到所述数据处理层中进行数据处理。7.根据权利要求4所述的数据安全芯片，其中，所述存储层中每一行的所述多个存储单元的所述第一电极层彼此电连接，所述存储层中每一列的所述多个存储单元的所述第二电极层彼此电...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴华强，林博瀚，高滨，唐建石，钱鹤，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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