DE102011085487A1

DE102011085487A1 - Integrated circuit, has activation unit for activating technical functions, key generating unit for generating keys that identify circuit and/or functions, and comparator for comparing keys generated by generating unit with read key

Info

Publication number: DE102011085487A1
Application number: DE201110085487
Authority: DE
Inventors: Thomas Schweiger
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-05-02

Abstract

The circuit (3) has an activation unit (2) for activating technical functions (4-1-4-n), and a key generating unit (1) for generating keys that identify the circuit and/or the activatable technical functions. A comparator (8) compares the keys generated by the generating unit with a read key, where the technical functions are activated when a determined number of data bits between the read key and the generated keys is identical. The activation unit has a reading unit (5) for reading the generated keys and a memory (7) for storing the read key, where the generating unit has n-channel-FETs. An independent claim is also included for a method for activating technical functions in an integrated circuit.

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung mit schlüsselbasierter Freischaltung von technischen Funktionen und ein zugehöriges Verfahren. The invention relates to an integrated circuit with key-based activation of technical functions and an associated method.

Hersteller bieten zu einem Basisprodukt oftmals eine Produktfamilie mit mehreren Produktvarianten an, die sich durch unterschiedliche technische Funktionen und/oder unterschiedliche technische Leistungsmerkmale voneinander unterscheiden. Aus Kostengründen werden die einzelnen Produktvarianten mit einer identischen integrierten Schaltung ausgestattet, die alle für die Produktfamilie relevanten technischen Funktionen und/oder technische Leistungsmerkmale enthält. Manufacturers often offer a product family with several product variants that differ from one another due to different technical functions and / or different technical features. For cost reasons, the individual product variants are equipped with an identical integrated circuit, which contains all relevant technical functions and / or technical features for the product family.

Über ein Konfigurieren der integrierten Schaltung werden die für die jeweilige Produktvariante nicht relevanten technischen Funktionen und/oder technischen Leistungsmerkmale jeweils ausgeblendet. Dieses Konfigurieren der integrierten Schaltung wird einerseits vom Hersteller vor der Auslieferung der jeweiligen Produktvariante durchgeführt und kann andererseits auch vom Anwender nachträglich durchgeführt werden. Letzteres tritt insbesondere dann auf, wenn der Anwender bei der Produktvariante erst zu einem späteren Zeitpunkt über ein erweitertes Spektrum von technischen Funktionen und/oder von technischen Leistungsmerkmalen verfügen möchte. By configuring the integrated circuit, the technical functions and / or technical features that are not relevant for the respective product variant are hidden. This configuration of the integrated circuit is performed on the one hand by the manufacturer before the delivery of the respective product variant and on the other hand can also be carried out later by the user. The latter occurs in particular when the user would like to have the product variant only at a later time over an extended range of technical functions and / or technical features.

Wie aus der DE 2006 045 372 A1 hervorgeht, werden für einen FPGA (free programmable gate array; frei programmierbare Gatteranordnung) üblicherweise Konfigurationsdaten verwendet, die vom Anwender in die integrierte Schaltung geladen werden und ein neues Konfigurieren des FPGA ermöglichen. Zum Schutz der Konfigurationsdaten vor einem unerwünschten Zugriff werden die Konfigurationsdaten vom Hersteller mit einem Schlüssel verschlüsselt. Der Anwender erhält vom Hersteller die verschlüsselten Konfigurationsdaten zusammen mit dem Schlüssel und lädt die verschlüsselten Konfigurationsdaten und den Schlüssel in den FPGA. Dort werden die verschlüsselten Konfigurationsdaten von einem Algorithmus mithilfe des Schlüssels zu unverschlüsselten Konfigurationsdaten entschlüsselt, mit denen der FPGA neu konfiguriert wird. Like from the DE 2006 045 372 A1 As a result, a free programmable gate array (FPGA) typically uses configuration data that is loaded into the integrated circuit by the user and allows a re-configuration of the FPGA. To protect the configuration data from unwanted access, the configuration data is encrypted by the manufacturer with a key. The user receives the encrypted configuration data from the manufacturer together with the key and loads the encrypted configuration data and the key into the FPGA. There, the encrypted configuration data is decrypted by an algorithm using the key to unencrypted configuration data that reconfigures the FPGA.

Die Erzeugung einer individuellen Identifikation für eine individuelle integrierte Schaltung ist aus der US 6,161,213 bekannt. Mit einer derartigen Identifikation einer individuellen integrierten Schaltung lässt sich kein individueller Schlüssel für die Freischaltung von technischen Funktionen der integrierten Schaltung erzeugen. The generation of an individual identification for an individual integrated circuit is known from the US 6,161,213 known. With such an identification of an individual integrated circuit, no individual key can be generated for the activation of technical functions of the integrated circuit.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine technische Lösung zu finden, mit der einzig die technischen Funktionen und/oder die technischen Leistungsmerkmale einer individuellen, bei einem bestimmten Anwender befindlichen integrierten Schaltung mit einem einzig beim Hersteller der integrierten Schaltung erzeugbaren, individuellen Schlüssel freischaltbar sind. The object of the invention is to find a technical solution with which only the technical functions and / or the technical features of an individual, located at a particular user integrated circuit with a unique generated by the manufacturer of the integrated circuit, individual keys are unlocked.

Die Aufgabe wird durch eine integrierte Schaltung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte technische Erweiterungen sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen aufgeführt. The object is achieved by an integrated circuit having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 10. Advantageous technical extensions are listed in the respective dependent claims.

Erfindungsgemäß enthält die integrierte Schaltung, die über mindestens eine freischaltbare technische Funktion verfügt, mindestens eine Einheit zur Freischaltung einer technischen Funktion. Diese Einheit zur Freischaltung einer technischen Funktion enthält eine Einheit zur Schlüsselerzeugung, die einen individuellen Schlüssel zur individuellen Identifizierung der integrierten Schaltung und/oder der technischen Funktion erzeugt und aus der dieser individuelle Schlüssel ausgelesen wird, und einen Vergleicher, der einen eingelesenen Schlüssel mit einem zu einem späteren Zeitpunkt von der Einheit zur Schlüsselerzeugung erzeugten Schlüssel vergleicht. According to the invention, the integrated circuit, which has at least one unlockable technical function, contains at least one unit for activating a technical function. This technical function enabling unit includes a key generation unit which generates an individual key for individually identifying the integrated circuit and / or the technical function and from which this individual key is read out, and a comparator which includes a read-in key with a key compares a key generated by the key generation unit later.

Dadurch, dass in der individuellen integrierten Schaltung ein die individuelle integrierte Schaltung bzw. deren freizuschaltende Funktion identifizierender Schüssel erzeugt und ausgelesen wird, ist es möglich, mit diesem ausgelesenen Schlüssel zu einem späteren Zeitpunkt durch einen Vergleich mit einem zu diesem späteren Zeitpunkt in der Einheit zur Schlüsselerzeugung erzeugten Schlüssel die individuelle integrierte Schaltung und ggf. die spezifische Funktion zu identifizieren und bei Identifizierung der individuellen integrierten Schaltung eine oder mehrere der auf der individuellen integrierten Schaltung vorgesehenen technischen Funktionen freizuschalten. By generating and reading out in the individual integrated circuit a bowl which identifies the individual integrated circuit or its function to be enabled, it is possible with this key which has been read at a later time by comparing it with a later in the unit for Key generation generated keys to identify the individual integrated circuit and possibly the specific function and to unlock one or more of the provided on the individual integrated circuit technical functions in identifying the individual integrated circuit.

Der eine individuelle integrierte Schaltung identifizierende Schlüssel wird vorzugsweise durch die in der individuellen integrierten Schaltung realisierten Schaltungsbauelemente und deren individuell streuenden physikalischen Parameter eindeutig bestimmt. Da die physikalischen Parameter der Schaltungsbauelemente innerhalb einer einzigen integrierten Schaltung auch noch zwischen unterschiedlichen Zeitpunkten geringfügig streuen können, können einzelne Datenbits zwischen den Datenworten des ausgelesenen und wieder eingelesenen Schlüssels und des zu einem späteren Zeitpunkt erzeugten Schlüssel differieren. Um diese Streuung über der Zeit im Hinblick auf eine korrekte Identifizierung der integrierten Schaltung zu berücksichtigen, erfolgt bevorzugt eine Identifizierung der individuellen integrierten Schaltung und damit eine Freischaltung von mindestens einer technischen Funktion in der integrierten Schaltung, falls eine bestimmte, geeignet gewählte Anzahl von Datenbits zwischen dem eingelesenen und dem erzeugten Schlüssel übereinstimmen. The key identifying an individual integrated circuit is preferably uniquely determined by the circuit components implemented in the individual integrated circuit and their individually scattering physical parameters. Since the physical parameters of the circuit components within a single integrated circuit can also scatter slightly between different times, individual bits of data may differ between the data words of the read-out and re-read key and the key generated at a later time. In order to account for this spread over time with a view to correct identification of the integrated circuit, it is preferable to identify the individual integrated circuit and thus enable at least one technical function in the integrated circuit, if one is specific selected number of data bits match between the read and the generated key.

Ist der von der Einheit zur Schlüsselerzeugung erzeugte Schlüssel nur einmalig auslesbar, so wird er vorzugsweise einzig vom Hersteller der integrierten Schaltung am Ende des Produktionsprozesses ausgelesen und dem Anwender zum Zeitpunkt der Freischaltung einer oder mehrerer technischer Funktionen in der integrierten Schaltung übergeben. Der Anwender und/oder ein Dritter ist somit nicht in der Lage, durch Manipulation der integrierten Schaltung den von der Einheit zur Schlüsselerzeugung erzeugten Schlüssel aus der integrierten Schaltung auszulesen und damit technische Funktionen auf der integrierten Schaltung freizuschalten. In der Einheit zur Freischaltung von mindestens einer technischen Funktion ist hierzu bevorzugt eine Einheit zum einmaligen Auslesen des von der Einheit zur Schlüsselerzeugung erzeugten Schlüssels vorgesehen. Diese Einheit zum einmaligen Auslesen des von der Einheit zur Schlüsselerzeugung erzeugten Schlüssels wird z. B. durch eine Leitung zum Auslesen des Schlüssels realisiert, die nach dem Auslesen des Schlüssels irreversibel z. B. durch Überstrom zerstört wird. If the key generated by the key generation unit can only be read out once, it is preferably read out only by the manufacturer of the integrated circuit at the end of the production process and handed over to the user at the time of activation of one or more technical functions in the integrated circuit. The user and / or a third party is thus unable to read out by manipulation of the integrated circuit generated by the key generation unit key from the integrated circuit and thus enable technical functions on the integrated circuit. In the unit for activating at least one technical function, a unit for reading out the key generated by the unit for generating a key is preferably provided for this purpose. This unit for reading once the key generated by the unit for generating keys is z. B. realized by a line for reading the key, which after the reading of the key irreversible z. B. is destroyed by overcurrent.

Zur Speicherung des wieder eingelesenen Schlüssels in der Einheit zur Freischaltung einer technischen Funktion im Zeitpunkt des Vergleichs mit dem zu einem späteren Zeitpunkt erzeugten Schlüssel ist in der Einheit zur Freischaltung einer technischen Funktion hierfür bevorzugt ein Speicher vorgesehen. For storing the re-read key in the unit for activation of a technical function at the time of comparison with the key generated at a later time, a memory is preferably provided for this purpose in the unit for enabling a technical function.

Die Einheit zur Freischaltung einer technischen Funktion ist in einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für die Freischaltung sämtlicher freischaltbaren technischen Funktionen in der integrierten Schaltung realisiert. In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Einheit zur Freischaltung einer technischen Funktion einzig für die Freischaltung einer einzigen freischaltbaren technischen Funktion vorgesehen. The unit for activating a technical function is realized in a first preferred embodiment of the invention for the activation of all unlockable technical functions in the integrated circuit. In a second preferred embodiment of the invention, a unit for enabling a technical function is provided solely for the activation of a single unlockable technical function.

Die Einheit zur Schlüsselerzeugung besteht bevorzugt aus mehreren Bit-Zellen mit zumindest zwei rückgekoppelten Verstärkerelementen, insbesondere Transistoren, an die über eine Schalteinheit, insbesondere bestehend aus einem weiteren Transistor, eine Versorgungsspannung instantan anschaltbar ist. Die separate Schalteinheit hat den Vorteil, dass durch schlagartiges Anlegen der Versorgungsspannung die nicht gekoppelten Verstärkerelemente zwangsweise immer in einen durch die streuenden Herstellungs-Prozessparameter dieser Zelle vorgegebenen Zustand kippen. The unit for key generation preferably consists of a plurality of bit cells with at least two feedback amplifier elements, in particular transistors, to which a switching unit, in particular consisting of a further transistor, a supply voltage can be connected instantaneously. The separate switching unit has the advantage that by abrupt application of the supply voltage, the uncoupled amplifier elements forcibly always tilt into a predetermined by the scattering manufacturing process parameters of this cell state.

Die Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung im Detail erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen: The embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing in detail. The figures of the drawing show:

1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen integrierten Schaltung mit freischaltbaren technischen Funktionen, 1 a block diagram of a first embodiment of an integrated circuit according to the invention with unlockable technical functions,

2 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen integrierten Schaltung mit freischaltbaren technischen Funktionen, 2 a block diagram of a second embodiment of an integrated circuit according to the invention with unlockable technical functions,

3 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Freischalten von freischaltbaren technischen Funktionen und 3 a flowchart of a method according to the invention for unlocking unlockable technical functions and

4 ein Schaltschema eines konkreten Ausführungsbeispiels einer Zelle der Einheit zur Schlüsselerzeugung. 4 a circuit diagram of a concrete embodiment of a cell of the unit for generating keys.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Freischaltung von mindestens einer freischaltbaren technischen Funktion in einer integrierten Schaltung und die zugehörige erfindungsgemäße integrierte Schaltung werden im folgenden anhand der 1 bis 3 im Detail erläutert:
Im ersten Verfahrensschritt S10 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einer Einheit zur Schlüsselerzeugung 1 ein individueller Schlüssel erzeugt. In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Einheit zur Schlüsselerzeugung 1 in einer einzigen Einheit zur Freischaltung einer technischen Funktion 2 realisiert, die für die individuelle integrierte Schaltung 3 einen individuellen Schlüssel erzeugt. In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Einheit zur Schlüsselerzeugung 1 jeweils in einer von mehreren Einheiten zur Freischaltung einer technischen Funktion 2 ₁, 2 ₂, ..., 2 _n realisiert, die jeweils eine in der integrierten Schaltung 3 realisierte technische Funktion 4 ₁, 4 ₂, ..., 4 _n freischaltet, und erzeugt für jede freizuschaltende technische Funktion 2 ₁, 2 ₂, ..., 2 _n einer individuellen integrierten Schaltung 3 jeweils einen individuellen Schlüssel. The inventive method for the activation of at least one unlockable technical function in an integrated circuit and the associated integrated circuit according to the invention will be described below with reference to 1 to 3 explained in detail:
In the first method step S10 of the method according to the invention is in a unit for key generation 1 generates an individual key. In a first embodiment of the invention, the key generation unit 1 in a single unit for the activation of a technical function 2 realized that for the individual integrated circuit 3 generates an individual key. In a second embodiment of the invention, the key generation unit 1 each in one of several units for the activation of a technical function 2 ₁ , 2 ₂ , ..., 2 _n realized, each one in the integrated circuit 3 realized technical function 4 ₁ , 4 ₂ , ..., 4 _n , and generates for each technical function to be unlocked 2 ₁ , 2 ₂ , ..., 2 _n an individual integrated circuit 3 one individual key each.

Die Einheit zur Schlüsselerzeugung 1 erzeugt ein Datenwort mit einer bestimmten Anzahl von Datenbits. Bevorzugt wird für die Generierung des Binärzustandes jedes einzelnen Datenbits des Datenwortes jeweils ein integrierter Schaltungsteil bestehend aus mehreren in einer integrierten Schaltungstechnologie hergestellten integrierten Schaltungsbauelementen verwendet, wobei die physikalischen Parameter der einzelnen integrierten Schaltungsbauelemente in den einzelnen für jedes Datenbit des Datenwortes jeweils zuständigen integrierten Schaltungsteilen eine für die jeweilige individuelle integrierte Schaltung charakteristische Streuung aufweisen. Bei den streuenden physikalischen Parametern kann es sich beispielsweise um den Drainstrom oder die Offsetspannung eines Differenzverstärkers innerhalb der für die Erzeugung eines Datenbits des Datenwortes zuständigen integrierten Schaltungsteils handeln. The unit for key generation 1 generates a data word with a certain number of data bits. For the generation of the binary state of each individual data bit of the data word, an integrated circuit component consisting of several integrated circuit components produced in an integrated circuit technology is preferably used, the physical parameters of the individual integrated circuit components in the individual integrated circuit components respectively responsible for each data bit of the data word being for the respective individual integrated circuit have characteristic scattering. The scattering physical parameters may be, for example, the drain current or the offset voltage of a differential amplifier within the integrated circuit part responsible for generating a data bit of the data word.

Somit weist jedes Datenbit des in der Einheit zur Schlüsselerzeugung 1 erzeugten Datenwortes des Schlüssels jeweils einen individuellen Binärzustand auf, der von integrierter Schaltung zu integrierter Schaltung unterschiedlich ist und somit ganz charakteristisch für die individuelle integrierte Schaltung 3 ist. Im Fall der ersten Ausführungsform der Erfindung wird durch die Einheit zur Schlüsselerzeugung 1 somit ein individueller Schlüssel für die individuelle integrierte Schaltung 3 generiert. Im Fall der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird in jeder zu jeweils einer Einheit zur Freischaltung einer technischen Funktion 2 ₁, 2 ₂, ..., 2 _n gehörigen Einheit zur Schlüsselerzeugung 1 ein individueller Schlüssel für jede technische Funktion 2 ₁, 2 ₂, ..., 2 _n der individuellen integrierten Schaltung 3 erzeugt. Thus, each data bit of the key generation unit has 1 The data word generated by the key in each case has an individual binary state, which is different from integrated circuit to integrated circuit and thus quite characteristic of the individual integrated circuit 3 is. In the case of the first embodiment of the invention is by the unit for key generation 1 thus an individual key for the individual integrated circuit 3 generated. In the case of the second embodiment of the invention, a unit for activating a technical function is provided in each case 2 ₁ , 2 ₂ , ..., 2 _n belonging key generation unit 1 an individual key for every technical function 2 ₁ , 2 ₂ , ..., 2 _n the individual integrated circuit 3 generated.

Im nächsten Verfahrensschritt S20 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird über eine Einheit zum einmaligen Auslesen 5 der von der Einheit zur Schlüsselerzeugung 1 erzeugte Schlüssel vom Hersteller der integrierten Schaltung 3 am Ende des Herstellungsprozesses kurz vor Auslieferung der integrierten Schaltung 3 ausgelesen. Im Fall der ersten Ausführungsform der Erfindung liegt am Schlüsselausgang 6 ein die individuelle integrierte Schaltung 3 identifizierender Schüssel an. Im Fall der zweiten Ausführungsform der Erfindung liegen an den jeweiligen Schlüsselausgängen 6 ₁, 6 ₂, ..., 6 _n jeweils die die jeweilige technische Funktion 4 ₁, 4 ₂, ..., 4 _n der individuellen integrierten Schaltung 3 identifizierenden Schlüssel an. Nach dem Auslesen des erzeugten Schlüssels bzw. der erzeugten Schlüssel wird die Einheit zum einmaligen Auslesen 5 irreversibel zerstört, um ein wiederholtes Auslesen des erzeugten Schlüssels bzw. der erzeugten Schlüssel zu einem späteren Zeitpunkt durch den Anwender der integrierten Schaltung 3 oder durch einen Dritten zu verhindern. Die Einheit zum einmaligen Auslesen 5 wird bevorzugt durch eine Leitung zum Auslesen des von der Einheit zur Schlüsselerzeugung 1 erzeugten Schlüssels realisiert, die nach dem Auslesen beispielsweise durch einen hohen Strom oder mittels eines Laserstrahles getrennt wird. In the next method step S20 of the method according to the invention is via a unit for reading once 5 that of the key generation unit 1 generated keys from the integrated circuit manufacturer 3 at the end of the manufacturing process just before delivery of the integrated circuit 3 read. In the case of the first embodiment of the invention lies at the key exit 6 an individual integrated circuit 3 identifying bowl. In the case of the second embodiment of the invention are at the respective key outputs 6 ₁ , 6 ₂ , ..., 6 _n each the respective technical function 4 ₁ , 4 ₂ , ..., 4 _n the individual integrated circuit 3 identifying key. After reading out the generated key (s), the unit is read once 5 destroyed irreversibly to a repeated readout of the generated key or keys at a later time by the user of the integrated circuit 3 or by a third party. The unit for single reading 5 is preferred by a line for reading from the key generation unit 1 realized key, which is separated after reading, for example, by a high current or by means of a laser beam.

Beabsichtigt der Käufer und Anwender der integrierten Schaltung 3 zu einem gegenüber dem Kauf-Zeitpunkt späteren Zeitpunkt zusätzliche technische Funktionen 4 ₁, 4 ₂, ..., 4 _n der integrierten Schaltung 3 zu nutzen, die bereits in der integrierten Schaltung 3 realisiert sind, aber vom Anwender noch nicht genutzt werden können, so kann er vom Hersteller der integrierten Schaltung 3 entweder den zum Herstellungszeitpunkt ausgelesenen Schlüssel zur Freigabe sämtlicher technischer Funktionen 4 ₁, 4 ₂, ..., 4 _n der integrierten Schaltung 3 oder jeweils einen oder mehrere zum Herstellungszeitpunkt ausgelesene Schlüssel zur Freigabe jeweils einer oder mehrerer technischer Funktionen 4 ₁, 4 ₂, ..., 4 _n der integrierten Schaltung 3 käuflich erwerben. Jeder dieser zum Herstellungszeitpunkt ausgelesenen Schlüssel wird im nächsten Verfahrensschritt S40 zu einem gegenüber dem Kaufzeitpunkt der integrierten Schaltung 3 späteren Zeitpunkt über den Schlüsseleingang 9 in den Speicher 7 der Einheit zur Freischaltung einer technischen Funktion 2 im Fall der ersten Ausführungsform der Erfindung und über die Schlüsseleingänge 9 ₁, 9 ₂, ..., 9 _n in den Speicher 7 der Einheiten zur Freischaltung einer technischen Funktion 2 ₁, 2 ₂, ..., 2 _n im Fall der zweiten Ausführungsform der Erfindung eingelesen und gespeichert. Intends the buyer and user of the integrated circuit 3 additional technical features at a later time later than the purchase date 4 ₁ , 4 ₂ , ..., 4 _n the integrated circuit 3 to use that already in the integrated circuit 3 are realized, but can not be used by the user, so he can from the manufacturer of the integrated circuit 3 either the key read at the time of manufacture for the release of all technical functions 4 ₁ , 4 ₂ , ..., 4 _n the integrated circuit 3 or in each case one or more keys read out at the time of manufacture for releasing one or more technical functions in each case 4 ₁ , 4 ₂ , ..., 4 _n the integrated circuit 3 buy commercially. Each of these keys read at the time of manufacture becomes in the next method step S40 a comparison with the time of purchase of the integrated circuit 3 later time via the key input 9 in the store 7 the unit for the activation of a technical function 2 in the case of the first embodiment of the invention and via the key inputs 9 ₁ , 9 ₂ , ..., 9 _n in the memory 7 the units for the activation of a technical function 2 ₁ , 2 ₂ , ..., 2 _n read in the case of the second embodiment of the invention and stored.

Im darauf folgenden Verfahrensschritt S50 werden die Datenworte des zum aktuellen Zeitpunkt von der Einheit zur Schlüsselerzeugung 2 erzeugten Schlüssels und des in den Speicher 7 eingelesenen und gespeicherten Schlüssels auf Datenbit-Ebene in einem Vergleicher 8 verglichen. Da die Binärzustände der einzelnen Datenbits des zum Schlüssel gehörigen Datenwortes vom Zeitpunkt des Auslesens des von der Einheit zur Schlüsselerzeugung 2 erzeugten Schlüssels bis zum aktuellen Zeitpunkt aufgrund alterungsbedingter Streuung sich zu einem gewissen Grad ändern können, herrscht auch dann noch eine Identität zwischen dem zum Herstellungszeitpunkt ausgelesenen Schlüssel und dem zum aktuellen Zeitpunkt erzeugten Schlüssel, wenn nur eine bestimmte Mindestanzahl von Datenbits zwischen dem zum aktuellen Zeitpunkt erzeugten Schlüssel und dem zum Herstellungszeitpunkt ausgelesenen und im Speicher 7 abgelegten Schlüssel identisch sind. Typischerweise können sich ca. 4% bis 5% der Datenbits in einem Datenwort des Schlüssels alterungsbedingt über einen längeren Zeitraum in ihrem Binärzustand ändern. Identität zwischen dem zum aktuellen Zeitpunkt erzeugten Schlüssel und dem zum Herstellungszeitpunkt ausgelesenen Schlüssel liegt also vor, wenn mindestens beispielsweise 95% der Datenbits des Datenwortes im aktuell erzeugten Schlüssel und im zum Herstellungszeitpunkt ausgelesenen Schlüssel identisch sind. In the subsequent method step S50, the data words of the current generation of the key generation unit 2 generated key and into the memory 7 read and stored data bit-level key in a comparator 8th compared. Since the binary states of the individual data bits of the data word belonging to the key from the time of reading out of the key generation unit 2 generated key to the current time due to age-related scattering can change to some extent, there is still an identity between the key read at the time of manufacture and the key generated at the current time, if only a certain minimum number of data bits generated between the current time Key and the time of manufacture and read in memory 7 stored keys are identical. Typically, approximately 4% to 5% of the data bits in a data word of the key may change in their binary state over a longer period of time due to aging. Identity between the key generated at the current time and the key read at the time of manufacture is therefore present if at least, for example, 95% of the data bits of the data word in the currently generated key and in the key read at the time of manufacture are identical.

Ist in den Speicher 7 ein vollkommen falscher Schlüssel eingelesen und gespeichert worden, der mit dem beim Hersteller einmalig ausgelesenen Schlüssel überhaupt nicht übereinstimmt, so liegt typischerweise nur eine sehr geringe Identität zwischen den einzelnen Datenbits des aktuell erzeugten Schlüssels und des eingelesenen Schlüssels vor. Is in the store 7 a completely wrong key has been read in and stored, which does not match the key once read out by the manufacturer, then there is typically only a very small identity between the individual data bits of the currently generated key and the key that has been read.

Wird im Verfahrensschritt S50 eine Identität zwischen den Datenbits des zum aktuellen Zeitpunkt erzeugten Schlüssels und des zum Herstellungszeitpunkt ausgelesenen und im Speicher 7 abgelegten Schlüssels bei beispielsweise mindestens 95% der Datenbits in den beiden Datenworten der beiden Schlüssel festgestellt, so werden im Fall der ersten Ausführungsform der Erfindung alle technischen Funktionen 4 ₁, 4 ₂, ..., 4 _n der integrierten Schaltung 3 über ein Freigabesignal 10, das vom Vergleicher 8 der Einheit zur Freischaltung einer technischen Funktion 2 aktiviert wird, freigeschaltet und im Fall der zweiten Ausführungsform der Erfindung die jeweilige technische Funktion 4 ₁, 4 ₂, ..., 4 _n der integrierten Schaltung 3 durch das zugehörige Freigabesignal 10 ₁, 10 ₂, ..., 10 _n freigeschaltet, das vom Vergleicher 8 der zugehörigen Einheit zur Freischaltung einer technischen 2 ₁, 2 ₂, ..., 2 _n aktiviert wird. In step S50, an identity between the data bits of the key generated at the present time and that read out at the time of manufacture and in the memory 7 stored key at, for example, at least 95% of the data bits found in the two data words of the two keys, so in the case of the first embodiment of the invention all the technical functions 4 ₁ , 4 ₂ , ..., 4 _n the integrated circuit 3 via a release signal 10 from the comparator 8th the unit for the activation of a technical function 2 is activated, unlocked and in the case of the second embodiment of the invention, the respective technical function 4 ₁ , 4 ₂ , ..., 4 _n the integrated circuit 3 by the associated enable signal 10 ₁ , 10 ₂ , ..., 10 _n unlocked, that of the comparator 8th the associated unit for the activation of a technical 2 ₁ , 2 ₂ , ..., 2 _{n is} activated.

4 zeigt ein Schaltschema eines Ausführungsbeispiels einer konkreten Realisierung einer Bit-Zelle 20 der Einheit zur Schlüsselerzeugung 1. Die Bitzelle 20 enthält im Wesentlichen einen Differenzverstärker 21 mit zwei Verstärkerelementen, im Ausführungsbeispiel besteht aus den beiden n-Kanal-Feldeffekttransistoren 22 ₁ und 22 ₂, deren Source-Anschluss jeweils an Masse und deren Drain-Anschluss jeweils über einen Drain-Widerstand 23 ₁ und 23 ₂ über einen weiteren gemeinsamen n-Kanal-Feldeffekttransistor 24 an einen geeignet dimensionierte Versorgungsspannung V_dd geführt sind. Der Differenzverstärker 25 ist so geschaltet, dass die beiden n-Kanal-Feldeffekttransistoren 22 ₁ und 22 ₂ als Schalttransistoren arbeiten, wobei sich der eine der beiden n-Kanal-Feldeffekttransistoren 22 ₁ und 22 ₂ in einem leitenden Zustand und der jeweils andere der beiden n-Kanal-Feldeffekttransistoren 22 ₁ und 22 ₂ in einem sperrenden Zustand befindet. 4 shows a circuit diagram of an embodiment of a concrete implementation of a bit cell 20 the key generation unit 1 , The bitzelle 20 essentially contains a differential amplifier 21 with two amplifier elements, in the embodiment consists of the two n-channel field effect transistors 22 ₁ and 22 ₂ , whose source terminal in each case to ground and whose drain terminal in each case via a drain resistor 23 ₁ and 23 ₂ via another common n-channel field effect transistor 24 are led to a suitably dimensioned supply voltage V _dd . The differential amplifier 25 is switched so that the two n-channel field effect transistors 22 ₁ and 22 ₂ operate as switching transistors, wherein the one of the two n-channel field effect transistors 22 ₁ and 22 ₂ in a conductive state and the other of the two n-channel field effect transistors 22 ₁ and 22 _{2 is} in a locked state.

Zur Stabilisierung der Spannungsdifferenz zwischen den Drain-Spannungen der beiden n-Kanal-Feldeffekttransistoren 22 ₁ und 22 ₂, die die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 21 darstellt, und damit zur Stabilisierung der Schaltzustände der beiden n-Kanal-Feldeffekttransistoren 22 ₁ und 22 ₂ zueinander sind Rückkopplungen mittels jeweils einer Kurzschluss-Brücke zwischen dem Drain-Anschluss jedes der beiden n-Kanal-Feldeffekttransistoren 22 ₁ und 22 ₂ und dem Gate-Anschluss des jeweils anderen n-Kanal-Feldeffekttransistors 22 ₁ bzw. 22 ₂ vorgesehen. To stabilize the voltage difference between the drain voltages of the two n-channel field effect transistors 22 ₁ and 22 ₂ , which is the output voltage of the differential amplifier 21 represents, and thus to stabilize the switching states of the two n-channel field effect transistors 22 ₁ and 22 ₂ to each other are feedback by means of a short-circuit bridge between the drain terminal of each of the two n-channel field effect transistors 22 ₁ and 22 ₂ and the gate terminal of the other n-channel field effect transistor 22 ₁ or 22 ₂ provided.

Um einen eindeutigen binären Zustand der Bit-Zelle 20 zu gewinnen, werden die Spannungen der Drain-Anschlüsse der beiden n-Kanal-Feldeffekttransistoren 22 ₁ bzw. 22 ₂, die jeweils von den zueinander inversen Zuständen des jeweiligen n-Kanal-Feldeffekttransistors 22 ₁ bzw. 22 ₂ abhängen und somit entweder Masse-Potential oder das Potential der Versorgungsspannung V_dd aufweisen, an die Eingänge eines Komparators 25 geführt, der ein binäres Ausgangssignal mit einem von den zueinander inversen Zuständen der beiden n-Kanal-Feldeffekttransistoren 22 ₁ und 22 ₂ abhängigen Binärzustand aufweist. To get a unique binary state of the bit cell 20 To gain, the voltages of the drain terminals of the two n-channel field effect transistors 22 ₁ or 22 ₂ , each of the mutually inverse states of the respective n-channel field effect transistor 22 ₁ or 22 ₂ and thus have either ground potential or the potential of the supply voltage V _dd , to the inputs of a comparator 25 which is a binary output signal having one of the mutually inverse states of the two n-channel field effect transistors 22 ₁ and 22 ₂ dependent binary state.

Die Zustände der beiden n-Kanal-Feldeffekttransistoren 22 ₁ und 22 ₂ sind einzig von ihren jeweiligen individuellen halbleitertechnologischen Parametern, beispielsweise von der im Halbleiterproduktionsprozess an der Stelle des Drain-Source-Kanals des jeweiligen n-Kanal-Feldeffekttransistoren 22 ₁ bzw. 22 ₂ jeweils vorhandenen und typischerweise unterschiedlichen Gatelänge oder Dotierung, abhängig, insbesondere, wenn die beiden n-Kanal-Feldeffekttransistoren 22 ₁ und 22 ₂ schlagartig und nicht langsam mit der Versorgungsspannung V_dd beaufschlagt werden. Zur instantanen Beaufschlagung der beiden n-Kanal-Feldeffekttransistoren 22 ₁ und 22 ₂ ist im Ausführungsbeispiel der gemeinsamen n-Kanal-Feldeffekttransistor 24 als Schalteinheit vorgesehen, der im Einschaltzeitpunkt in den leitenden Zustand übergeht und somit die Versorgungsspannung V_dd den beiden n-Kanal-Feldeffekttransistoren 22 ₁ und 22 ₂ schlagartig zuführt. The states of the two n-channel field effect transistors 22 ₁ and 22 ₂ are unique to their respective individual semiconductor technology parameters, such as that in the semiconductor production process at the location of the drain-source channel of the respective n-channel field effect transistors 22 ₁ or 22 ₂ respectively existing and typically different gate length or doping, depending, in particular, when the two n-channel field effect transistors 22 ₁ and 22 ₂ abruptly and not slowly supplied with the supply voltage V _dd . For instantaneous admission of the two n-channel field-effect transistors 22 ₁ and 22 ₂ is in the embodiment of the common n-channel field effect transistor 24 provided as a switching unit, which goes into the conductive state at the switch-on and thus the supply voltage V _dd the two n-channel field effect transistors 22 ₁ and 22 ₂ abruptly feeds.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Von der Erfindung sind insbesondere alle Kombinationen der in den Patentansprüchen beanspruchten Merkmale, der in der Beschreibung offenbarten Merkmale und der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Merkmale mit abgedeckt. The invention is not limited to the illustrated embodiments. The invention covers in particular all combinations of the features claimed in the patent claims, the features disclosed in the description and the features illustrated in the figures of the drawing.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 2006045372 A1 [0004]
US 6161213 [0005]

Claims

Integrated circuit ( 3 ) with at least one unlockable technical function ( 4 ; 4 ₁ , 4 ₂ , ..., 4 _n ) and at least one unit for the activation of a technical function ( 2 ; 2 ₁ , 2 ₂ , ..., 2 _n ), each with one key generation unit ( 1 ), to generate an individual integrated circuit ( 3 ) and / or the unlockable technical function ( 4 ; 4 ₁ , 4 ₂ , ..., 4 _n ) identifying key and with a comparator ( 8th ) for comparing at a later time by the key generation unit ( 1 ) generated key with an imported key.

An integrated circuit according to claim 1, characterized in that that of the unit for key generation ( 1 ) and at a later date by the key generation unit ( 1 ) each comprise a data word with a certain number of data bits, the binary state of each of which at the respective times individually scattering physical parameters of the in the unit for key generation ( 1 ) depends circuit components.

Integrated circuit according to claim 2, characterized in that the activation of a technical function ( 4 ; 4 ₁ , 4 ₂ , ..., 4 _n ) takes place if at least a certain number of data bits between the key read in and the key generated at a later time are identical.

Integrated circuit according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the unit for activating a technical function ( 2 ; 2 ₁ , 2 ₂ , ..., 2 _n ) a single reading unit ( 5 ) of the key production unit ( 1 ) generated key.

Integrated circuit according to Claim 4, characterized in that the unit for reading once ( 5 ) has a line for reading the key, which is irreversible destructible after reading the key.

Integrated circuit according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the unit for activating a technical function ( 2 ; 2 ₁ , 2 ₂ , ..., 2 _n ) additionally a memory ( 7 ) for storing the read-in key whose memory length corresponds to the number of data bits of the read-in key.

Integrated circuit according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the unit for activating a technical function ( 2 ; 2 ₁ , 2 ₂ , ..., 2 _n ) for the simultaneous activation of all or only part of the unlockable technical functions ( 4 ; 4 ₁ , 4 ₂ , ..., 4 _n ) is used.

Integrated circuit according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the unit for activating a technical function ( 2 ; 2 ₁ , 2 ₂ , ..., 2 _(n ) only for the purpose of activating a single dedicated unlockable technical function ( 4 ; 4 ₁ , 4 ₂ , ..., 4 _n ) is used.

Integrated circuit according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the key generation unit ( 1 ) of several bit cells ( 20 ) with at least two feedback amplifier elements, in particular transistors ( 22 ₁ , 22 ₂ ), to which via a switching unit, in particular consisting of a further transistor ( 24 ), a supply voltage (V _dd ) is instantaneously connectable.

Method for releasing at least one unlockable technical function ( 2 ; 2 ₁ , 2 ₂ , ..., 2 _n ) in an integrated circuit ( 3 ) with the following method steps: • generating an individual integrated circuit ( 3 ) and / or the unlockable technical function ( 4 ; 4 ₁ , 4 ₂ , ..., 4 _n ) identifying key in the individual integrated circuit ( 3 ), • reading out the generated key, • comparing a read-in key with a key generated at a later time, and • releasing at least one unlockable technical function ( 4 ; 4 ₁ , 4 ₂ , ..., 4 _n ) if the comparison gives a sufficient match.

A method according to claim 10, characterized in that the unlocking takes place when at least a certain number of data bits of the read key and the key generated at a later time are identical.

Method according to Claim 11, characterized in that the binary states of the data bits of the key are determined by the physical parameters which are scattered individually at the respective times in the integrated circuit ( 3 ) are determined circuit components.

Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that the read-in key for comparison with the generated key in the integrated circuit ( 3 ) is stored.

Method according to one of claims 10 to 13, characterized in that after reading the key is an irreversible severing a lead to read the key.