AT517154B1

AT517154B1 - Monitoring the startup process of an integrated circuit

Info

Publication number: AT517154B1
Application number: ATA50173/2015A
Authority: AT
Inventors: Dipl Ing Eppensteiner Friedrich; Dipl Ing Ghameshlu Majid; Dipl Ing Matschnig Martin; Dipl Ing Taucher Herbert
Original assignee: Siemens Ag Oesterreich
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2018-07-15
Also published as: WO2016139090A1; AT517154A2; AT517154A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Startvorgangs einer integrierten Schaltung (IC), wobei der Startvorgang unter Verwendung eines außerhalb der integrierten Schaltung befindlichen Start-Speichers (SF) erfolgt, der mittels einer in der integrierten Schaltung angeordneten Start-Schnittstelle (SFI) mit der integrierten Schaltung verbunden ist. Um die Gefahr einer Manipulation des Start-Speichers zu verringern, ist vorgesehen, dass durch die Hardware der integrierten Schaltung (IC) eine nicht veränderbare Zeitdauer für den Startvorgang vorgegeben wird und bei Überschreiten der vorgegebenen Zeitdauer die Start- Schnittstelle (SFI) gesperrt wird.The invention relates to a method for monitoring the start-up of an integrated circuit (IC), wherein the starting operation using a located outside the integrated circuit start memory (SF), by means of a arranged in the integrated circuit start interface (SFI) with the integrated circuit is connected. In order to reduce the risk of manipulation of the start memory, it is provided that the hardware of the integrated circuit (IC) is given a non-variable duration for the boot process and when the predetermined time period is exceeded, the start interface (SFI) is disabled.

Description

Beschreibungdescription

ÜBERWACHUNG DES STARTVORGANGS EINER INTEGRIERTEN SCHALTUNG TECHNISCHES GEBIETMONITORING THE STARTING PROCESS OF AN INTEGRATED CIRCUIT TECHNICAL AREA

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Startvorgangs (Bootvorgangs) einer integrierten Schaltung, wobei der Startvorgang unter Verwendung eines außerhalb der integrierten Schaltung befindlichen Start-Speichers erfolgt, der mittels einer in der integrierten Schaltung angeordneten Start-Schnittstelle mit der integrierten Schaltung verbunden ist.The invention relates to a method for monitoring the boot process (boot process) of an integrated circuit, wherein the starting process using a located outside the integrated circuit start memory, which is arranged by means of a arranged in the integrated circuit start interface with the integrated circuit connected is.

[0002] Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektronischen und logischen Schaltungen, insbesondere der so genannten anwendungsspezifischen, integrierten Schaltungen oder ASICs.The present invention is in the field of electronic and logic circuits, in particular the so-called application-specific, integrated circuits or ASICs.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

[0003] Logische bzw. elektronische Schaltungen, welche als integrierte Schaltungen realisiert sind, bilden heutzutage die Grundlage für jegliche Elektronik, insbesondere in der Computertechnik. Üblicherweise bestehen derartige elektronische Schaltungen bzw. Systeme aus auf einem einzelnen Substrat (z. B. Halbleitersubstrat, etc.) untergebrachten und miteinander verdrahteten elektronischen Bauelementen bzw. elektronischen Schaltkreisen oder so genannten Integrated Circuits (ICs). Eine integrierte Schaltung besteht damit aus einer großen Anzahl von verschiedenartigen Bauelementen sowie verbindenden Leiterzügen auf oder in einem einkristallinen Substrat. Erst durch diese Integration ist es möglich, umfangreiche Funktionalitäten und Anwendungen auf einem kleinen Raum zur Verfügung zu stellen. Durch integrierte Schaltungen wird eine Vielzahl von Anwendungen (z. B. in mobilen Geräten, SIM- Karten, RFIDs, Mobiltelefonen, etc.) erst technisch realisierbar, da diese Anwendungen sonst oft zu teuer, zu komplex, zu leistungsintensiv oder zu groß (z.B. für einen Einbau in das jeweilige Gerät, etc.) wären. Werden derartige logische bzw. integrierte Schaltungen für spezielle Anwendungen erstellt, so werden diese Schaltungen auch als anwendungsspezifische, integrierte Schaltungen oder als application-specific integrated Circuit bzw. kurz als ASICs bezeichnet.Logical or electronic circuits, which are realized as integrated circuits, today form the basis for any electronics, especially in computer technology. Usually, such electronic circuits or systems consist of electronic components or electronic circuits or so-called integrated circuits (ICs) housed and wired together on a single substrate (eg semiconductor substrate, etc.). An integrated circuit thus consists of a large number of different types of components and interconnecting conductor tracks on or in a monocrystalline substrate. Only through this integration is it possible to provide extensive functionality and applications in a small space. Integrated circuits make a large number of applications (eg in mobile devices, SIM cards, RFIDs, mobile phones, etc.) technically feasible, since otherwise these applications are often too expensive, too complex, too power-intensive or too large (eg for installation in the respective device, etc.) would be. If such logic or integrated circuits are created for specific applications, these circuits are also referred to as application-specific integrated circuits or as an application-specific integrated circuit or ASICs for short.

[0004] Eine Verkleinerung von Geräten und ein ständig steigender Integrationsgrad haben dazu geführt, dass mittlerweile ganze Systeme z.B. mit Prozessoren, Controllern, Speicherbausteinen (z. B. RAMs, ROMs, etc.), Power-Management und anderen Komponenten auf einem so genannten Chip oder Die untergebracht werden. Derartige Systeme werden auch als Ein-Chip-Systeme oder System-on-Chip (SoC) bezeichnet und vor allem im Mobilfunkbereich, für Em-bedded Computer, Smartphones, CD- und DVD-Geräte und überall dort bei Anwendungen eingesetzt, wo kleine Abmessungen bei relativ hoher Leistung und vielfältige Aufgaben gefragt sind.A downsizing of devices and a steadily increasing degree of integration have led to the fact that meanwhile entire systems, e.g. with processors, controllers, memory devices (such as RAMs, ROMs, etc.), power management and other components housed on a so-called chip or die. Such systems are also referred to as single-chip systems or system-on-chip (SoC) and used above all in the mobile sector, for Em-bedded computers, smartphones, CD and DVD devices and everywhere in applications where small dimensions with relatively high performance and a variety of tasks are required.

[0005] Bei einem System-on-Chip (SoC) oder Ein-Chip-System sind alle oder ein großer Teil der Funktionen des Systems auf dem Chip integriert - d. h. in einem integrierten Schaltkreis auf einem Halbleiter-Substrat. Üblicherweise werden heutzutage System-on-Chips bzw. Ein-Chip-Systeme nicht mehr komplett neu entwickelt, sondern Entwürfe basieren zumindest teilweise auf bereits vorhandenen und/oder zugekauften Komponenten - so genannten IP-Core-Einheiten oder IP-Blöcken (z. B. Prozessor, Controller-Einheiten, Peripherieblöcke, etc.). Diese IP-Blöcke werden z.B. als fertige Einheit oder mittels Design-Lizenzen erworben und dann in einem neuen Ein-Chip-System direkt oder in angepasster Form verwendet. Fehlende Einheiten für das Ein-Chip-System können dann z.B. für den fertigen ASIC dazu entwickelt werden. Verbunden werden die Einheiten eines derartigen Ein-Chip-Systems intern über ein Bussystem.In a system-on-chip (SoC) or single-chip system, all or a large part of the functions of the system are integrated on the chip - d. H. in an integrated circuit on a semiconductor substrate. Usually today system-on-chips or single-chip systems are no longer completely new developed, but designs are based at least partially on already existing and / or purchased components - so-called IP core units or IP blocks (eg Processor, controller units, peripheral blocks, etc.). These IP blocks are used e.g. purchased as a finished unit or through design licenses and then used in a new one-chip system directly or in an adapted form. Missing units for the one-chip system can then be e.g. developed for the finished ASIC. The units of such a one-chip system are connected internally via a bus system.

[0006] Integrierte Schaltungen können durch ein sogenanntes Field Programmable Gate Array (FPGA) verwirklicht werden. Ein FGPA ist ein integrierter Schaltkreis (IC) der Digitaltechnik, in den eine logische Schaltung programmiert werden kann. Programmieren heißt hier, dass dessen Funktionsstruktur definiert wird. Beim Programmieren der Verschaltung der vorgegebenenIntegrated circuits can be realized by a so-called Field Programmable Gate Array (FPGA). An FGPA is a digital integrated circuit (IC) into which a logic circuit can be programmed. Programming here means that its function structure is defined. When programming the interconnection of the specified

Elemente wird die Funktionsweise einzelner Blöcke im FPGA und deren Verschaltung untereinander festgelegt. Durch die spezifische Konfiguration interner Strukturen können in einem FPGA verschiedene Schaltungen realisiert werden, bis zu hochkomplexen Schaltungen, wie Mikroprozessoren. FPGAs werden vor allem dort eingesetzt, wo es auf schnelle Signalverarbeitung und flexible Änderung der Schaltung ankommt, um beispielsweise nachträgliche Verbesserungen an den implementierten Funktionen vornehmen zu können, ohne dabei direkt die physische Hardware ändern zu müssen.Elements, the mode of operation of individual blocks in the FPGA and their interconnection are defined. Through the specific configuration of internal structures, different circuits can be realized in an FPGA, up to highly complex circuits, such as microprocessors. FPGAs are mainly used where fast signal processing and flexible circuit changes are needed, for example, to make subsequent improvements to the implemented functions, without having to change the physical hardware directly.

[0007] Die wesensbestimmende Grundstruktur eines FPGA ist ein Feld (engl. Array) aus Basisblöcken mit jeweils einer einfachen programmierbaren Lookup-Tabelle (LUT) und einem 1-Bit-Register (Flipflop). Die Programmierung der gewünschten Funktion erfolgt durch die Hinterlegung der definierenden Wahrheitstabelle in den SRAM-Zellen der LUT, die Funktionsberechnung durch das Auslesen der durch die Eingänge bestimmten Speicheradresse. Neben den LUTs ist auf dem FPGA auch die Verschaltung der Komponenten in großen Freiheitsgraden konfigurierbar. Für Verbindungen über weite Entfernungen liegt zwischen den Basisblöcken ein Gitter aus Busstrukturen, an das Ein- und Ausgänge angeschlossen werden können. Weitere programmierbare Schaltkomponenten in den Kreuzungspunkten des Gitters erlauben die Signalverteilung über den gesamten Chip.The essential basic structure of an FPGA is a field (English array) of basic blocks, each with a simple programmable lookup table (LUT) and a 1-bit register (flip-flop). The programming of the desired function is done by the deposition of the defining truth table in the SRAM cells of the LUT, the function calculation by reading the memory address determined by the inputs. In addition to the LUTs, the interconnection of the components in high degrees of freedom can also be configured on the FPGA. For connections over long distances, there is a grid of bus structures between the basic blocks to which inputs and outputs can be connected. Other programmable switching components in the crossing points of the grid allow the signal distribution over the entire chip.

[0008] Eingangs-/Ausgangs-Blöcke dienen der Kommunikation mit der Außenwelt, über sie werden die Anschlüsse des FPGA mit der Schaltmatrix verbunden. Taktgeneratoren erzeugen ausgehend von an den Eingängen zur Verfügung gestellten Takten alle für die Anwendung benötigten internen Takte. In komplexen FPGAs sind zusätzliche fest verdrahtete Funktionen enthalten, wie z. B. Speicherblöcke (sog. Block RAM).Input / output blocks are used for communication with the outside world, via which the terminals of the FPGA are connected to the switching matrix. Clock generators generate all the internal clocks required for the application based on clocks provided at the inputs. Complex FPGAs include additional hard-wired functions, such as: B. memory blocks (so-called block RAM).

[0009] FPGAs, die im Bereich von System-on-Chip-Anwendung (SoC) finden, besitzen eine Reihe meist komplexer Hard-Cores, um ein komplettes System aufzunehmen. Hard-Cores sind feste und unveränderliche Schaltungen von meist komplexen Funktionsblöcken, wie beispielsweise Mikrocontroller oder Ethernet-Schnittstellen.[0009] FPGAs found in the area of system-on-chip (SoC) applications have a number of mostly complex hard cores to accommodate a complete system. Hard cores are fixed and unchangeable circuits of mostly complex function blocks, such as microcontrollers or Ethernet interfaces.

[0010] Die Programmierung der LUTs eines FGPA und der Verbindungsstrukturen erfolgt typischerweise einmal vor jedem Einsatz, wodurch der FPGA auf eine konkrete Funktion konfiguriertwird. Dies ist notwendig, da der FPGA durch Abschalten der Betriebsspannung seine Konfiguration wieder verliert.The programming of the LUTs of an FGPA and the interconnect structures is typically done once prior to each use, thereby configuring the FPGA to a specific function. This is necessary because the FPGA loses its configuration by switching off the operating voltage.

[0011] Unabhängig davon, ob die integrierte Schaltung nun als FPGA verwirklicht ist oder nicht, umfasst diese in der Regel eine eigene Speichereinheit (Boot ROM) mit entsprechendem Programmcode auf dem Chip, um die integrierte Schaltung zu initialisieren. Aus Platzgründen sind jedoch weitere Programme, etwa für das Starten der Funktion der integrierten Schaltung, wie der sogenannte Second Level Boot Code, nicht in der integrierten Schaltung gespeichert, sondern werden in eigenen elektronischen Flash-Speichern, z.B. Flash-Bausteinen, abgelegt, die sich auf der gleichen Platine wie die integrierte Schaltung befinden.Regardless of whether the integrated circuit is now implemented as FPGA or not, this usually includes a separate memory unit (boot ROM) with appropriate program code on the chip to initialize the integrated circuit. However, for space reasons, other programs, such as for starting the integrated circuit function, such as the so-called second level boot code, are not stored in the integrated circuit but are stored in dedicated electronic flash memories, e.g. Flash devices, which are located on the same board as the integrated circuit.

[0012] Ein Flash-Speicher, genauer ein Flash-EEPROM, ist ein nichtflüchtiger, elektronischer Speicherbaustein, dessen gespeicherte Information elektrisch gelöscht werden kann, wobei immer bestimmte Blöcke gelöscht und neu programmiert werden können.A flash memory, more particularly a Flash EEPROM, is a nonvolatile electronic memory device whose stored information can be erased electrically, whereby always certain blocks can be erased and reprogrammed.

[0013] Während des Startvorgangs wird das Startprogramm, meist in mehreren Programmteilen, vom Flash-Speicher in den Arbeitsspeicher des integrierten Schaltkreises kopiert und von dort ausgeführt. Durch Fremdeingriffe können die Inhalte des Flash-Speichers manipuliert oder vollständig ausgetauscht werden. Dies hat negative Auswirkungen auf die Sicherheit des integrierten Schaltkreises.During the boot process, the launcher, usually in several program parts, copied from the flash memory in the main memory of the integrated circuit and executed from there. External interference may manipulate or completely replace the contents of the flash memory. This has a negative impact on the safety of the integrated circuit.

[0014] Bisher ist man dieser Gefahr beispielsweise mittels des sogenannten „trusted boot” Prinzips begegnet. Dabei wird der Startvorgang mit einer Überprüfung der Integrität der Hardware verknüpft. Vor dem eigentlichen Startvorgang überprüft etwa ein sogenanntes „Core Root of Trust Measurement" (CRTM)-Modul die zugrunde liegende Hardware und speichert einen Signatur-Messwert in einem geschützten Speicherbereich ab. Diese Information wird dann beim Starten verwendet um zu entscheiden, ob das zugrunde liegende System vertrauenswürdig ist.So far, this danger has been addressed for example by means of the so-called "trusted boot" principle. In doing so, the boot process is linked to a check of the integrity of the hardware. For example, prior to the actual boot process, a so-called "Core Root of Trust Measurement" (CRTM) module examines the underlying hardware and stores a signature metric in a protected memory area, which information is then used at startup to decide whether that is the underlying lying system is trusted.

[0015] Diese Überprüfung hat allerdings den Nachteil, dass sie mittels Software erfolgt, die selbst wieder manipuliert werden kann.However, this review has the disadvantage that it is done by means of software that itself can be manipulated again.

[0016] Aus der Schrift WO 2014/142659 A1 ist neben einer Datenspeichereinheit und einem Computersystem mit dieser Datenspeichereinheit auch ein Verfahren zum sicheren Hochfahren einer Computereinheit bzw. für einen sicheren Fernzugriff auf Softwareapplikationen bekannt. Dabei werden Softwareapplikationen beim Laden auf Virusprogramme und/oder andere unautorisierte Datenprogramme durch die Datenspeichereinheit geprüft. Dazu weist die Datenspeichereinheit einen Zugangskontroller mit einer Speichereinheit auf, in welcher Referenzzeitsequenzen gespeichert werden. Diese Referenzzeitsequenzen werden z.B. beim Hochfahren des Computersystems oder beim Anbinden der Datenspeichereinheit vom Zugangskontroller mit einer Zeitsequenz eines Überwachungssignals verglichen und bei Übereinstimmung davon ausgegangen, dass keinen Schadsoftware vorhanden ist. Das in der Schrift WO 2014/142659 A1 beschriebene Verfahren weist allerdings den Nachteil auf, dass die Referenzzeitsequenzen bei Inbetriebnahme der Datenspeichereinheit ermittelt werden - es wird z.B. eine Datenfolge (z.B. Bootsequenz) einmalig oder mehrmals überwacht und daraus eine Referenzzeitsequenz erlernt. Damit kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Datenfolge manipuliert ist bzw. so genannte Malware enthält und dies mitgelernt wird.From the document WO 2014/142659 A1, in addition to a data storage unit and a computer system with this data storage unit, a method for safely booting up a computer unit or for a secure remote access to software applications is known. Software applications are checked by the data storage unit during loading for virus programs and / or other unauthorized data programs. For this purpose, the data storage unit has an access controller with a memory unit in which reference time sequences are stored. These reference time sequences are e.g. at startup of the computer system or when connecting the data storage unit from the access controller compared with a time sequence of a monitoring signal and assuming that no malware is present. However, the method described in WO 2014/142659 A1 has the disadvantage that the reference time sequences are determined when the data storage unit is put into operation - e.g. monitors a data sequence (e.g., boot sequence) once or more and learns a reference time sequence therefrom. This can not be ruled out that the data sequence is manipulated or so-called malware contains and this is learned.

[0017] Weiterhin beschreibt die Schrift US 2014/0313840 A1 eine integrierte Schaltung mit einer programmierbaren Speichereinheit sowie einen Hochfahrvorgang, welcher z.B. bei entsprechender Stromversorgung so rasch wie möglich gestartet werden kann. Dazu ist eine so genannte Boot-Up-Einheit vorgesehen, von welcher eine Anzahl an Starts eines periodischen Signals gezählt wird, nachdem eine stabile Stromversorgung vorliegt, und von welcher eine Hochfahrsignal ausgesendet wird, wenn die gezählte Anzahl an Starts eine vorgegebene Anzahl übersteigt. Damit kann zwar eine Speichereinheit sehr rasch wieder hochgefahren werden, es erfolgt allerdings keine Überprüfung auf Manipulationen in einem Start-Speicher bzw. eine Überwachung des Startvorgangs.Furthermore, the document US 2014/0313840 A1 describes an integrated circuit with a programmable memory unit and a boot-up process, which e.g. can be started as soon as possible with the appropriate power supply. For this purpose, a so-called boot-up unit is provided, from which a number of starts of a periodic signal is counted, after a stable power supply is present, and from which a start-up signal is sent out when the counted number of starts exceeds a predetermined number. Although a memory unit can be booted up again very quickly, there is no check for manipulations in a start memory or monitoring of the starting process.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

[0018] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung des Startvorgangs zur Verfügung zu stellen, welches die Gefahr einer Manipulation des StartSpeichers verringert.It is an object of the present invention to provide a method for monitoring the starting process, which reduces the risk of manipulation of the start memory.

[0019] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, bei welchem der Startvorgang unter Verwendung eines außerhalb der integrierten Schaltung befindlichen Start-Speichers erfolgt, der mittels einer in der integrierten Schaltung angeordneten Start-Schnittstelle mit der integrierten Schaltung verbunden ist.This object is achieved by a method having the features of claim 1, wherein the starting operation using a located outside the integrated circuit start memory, which is connected by means of a arranged in the integrated circuit start interface with the integrated circuit is.

[0020] Gemäß Anspruch 1 ist bei dem Verfahren zur Überwachung des Startvorgangs einer integrierten Schaltung vorgesehen, dass durch die Hardware der integrierten Schaltung eine nicht veränderbare Zeitdauer für den Startvorgang vorgegeben wird und bei Überschreiten der vorgegebenen Zeitdauer die Start-Schnittstelle gesperrt wird. Die Zeitdauer, die für den Startvorgang benötigt wird, wird vorzugsweise im Zeitpunkt der Fertigung der integrierten Schaltung mit zumindest einer elektronischen programmierbaren Sicherung, die in der integrierten Schaltung enthalten ist, eingestellt.According to claim 1 is provided in the method for monitoring the startup process of an integrated circuit that is predetermined by the hardware of the integrated circuit a non-variable period of time for the boot process and the start interface is disabled when the predetermined time is exceeded. The amount of time needed for the startup process is preferably set at the time of manufacture of the integrated circuit with at least one electronic programmable fuse included in the integrated circuit.

[0021] Dadurch, dass für den Startvorgang, das Booten oder Initialisieren, nur eine begrenzte Zeit zur Verfügung gestellt wird, nämlich nur jene, die erfahrungsgemäß für den Startvorgang benötigt wird, kann verhindert werden, dass durch Manipulationen des Start-Speichers längere, unzulässige Programme zum Einsatz kommen. Zudem wird verhindert, dass die integrierte Schaltung durch den Einsatz eines CPU-Debuggers ausspioniert wird, weil ein CPU-Debugger in der Regel auch eine Zeit benötigt, die länger ist als jene für den Startvorgang.The fact that only a limited time is provided for the boot process, booting or initialization, namely only those that experience has shown that it is necessary for the boot process, can be prevented by manipulation of the boot memory longer, inadmissible Programs are used. In addition, the use of a CPU debugger prevents the integrated circuit from being spied on, because a CPU debugger usually also requires a longer time than that for the boot process.

[0022] Da die erfindungsgemäße Sperre der Start-Schnittstelle unveränderbar in Hardware in Form einer elektronisch programmierbaren Sicherung, und nicht durch Software, realisiert wird, kann sie nicht durch Manipulationsversuche umgangen werden. Eine solche elektronischeSince the inventive lock the start interface is immutable in hardware in the form of an electronically programmable backup, and not by software, realized, it can not be circumvented by manipulation attempts. Such electronic

Sicherung wird auch als eFUSE bezeichnet. Für den genannten Zweck sind in der Regel mehrere eFUSEs notwendig. Diese Sicherungen sind Hardware-Bauteile, die einmal elektrisch programmiert werden können, diese Programmierung ist dann aber nicht mehr änderbar. Bei der Programmierung wird die Sicherung mit Hilfe einer zugeführten Fuse-Spannung durchgebrannt.Backup is also called eFUSE. For the stated purpose, several eFUSEs are usually necessary. These fuses are hardware components that can be electrically programmed once, but this programming is then no longer changeable. During programming, the fuse is blown with the aid of a supplied fuse voltage.

[0023] Die Zeitdauer, die für den Startvorgang benötigt wird, kann am einfachsten durch einen als Teilschaltung ausgeführten Zeitschalter (Timer) der integrierten Schaltung gemessen werden.The time required for the startup process can most easily be measured by a time switch (timer) of the integrated circuit designed as a subcircuit.

[0024] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Entsperren der Start-Schnittstelle ausschließlich durch ein Einschaltrücksetzsignal erfolgt. Wurde also die durch den Zeitschalter vorgegebene Zeitdauer für den Startvorgang überschritten und folglich die Start-Schnittstelle gesperrt, kann ein neuer Startvorgang erst wieder durchgeführt werden, wenn durch einen sogenannten Power-on Reset der Zeitschalter (Timer) wieder neu gestartet wird.In particular, it can be provided that the unlocking of the start interface is done exclusively by a power-on reset signal. Thus, if the time duration specified by the timer for the starting process has been exceeded, and consequently the start interface is disabled, a new starting process can only be carried out again if the time switch (timer) is restarted by a so-called power-on reset.

[0025] Eine integrierte Schaltung weist in der Regel neben der Start-Schnittstelle weitere Schnittstellen auf. Falls diese bereits zu Beginn des Startvorgangs freigegeben werden, wenn also der Startvorgang (das Booten) noch gar nicht abgeschlossen ist, kann auch über die weiteren Schnittstellen eine unbefugte Änderung von Programmen oder Programmteilen, insbesondere des Startprogramms, erfolgen. Insofern kann vorgesehen werden, dass zumindest eine weitere Schnittstelle der integrierten Schaltung in Abhängigkeit vom Fortschritt des Startvorgangs freigegeben wird. Diese weitere Schnittstelle ist also zu Beginn des Startvorgangs gesperrt.An integrated circuit usually has additional interfaces in addition to the start interface. If these are already released at the beginning of the boot process, ie if the boot process (booting) has not yet been completed, an unauthorized modification of programs or program parts, in particular of the boot program, can also take place via the further interfaces. In this respect, provision can be made for at least one further interface of the integrated circuit to be released as a function of the progress of the starting process. This additional interface is therefore locked at the beginning of the boot process.

[0026] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die weitere Schnittstelle der integrierten Schaltung erst nach Abschluss des Startvorgangs freigegeben wird.In particular, it can be provided that the further interface of the integrated circuit is released only after completion of the boot process.

[0027] Der Start-Speicher ist vorzugsweise als serieller Flash-Speicher ausgeführt.The start memory is preferably designed as a serial flash memory.

[0028] Eine erfindungsgemäße integrierte Schaltung umfasst zumindest eine Start-Schnittstelle, mittels welcher ein Start-Speicher mit der integrierten Schaltung verbunden werden kann, und ist dadurch gekennzeichnet, dass in der integrierten Schaltung eine Hardware-Einheit vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, dass nach Ablauf einer für den Startvorgang vorgegeben, nicht veränderbaren Zeitdauer die Start-Schnittstelle gesperrt wird. Dazu weist die Hardware-Einheit zumindest eine elektronisch programmierbare Sicherung auf, in welcher im Zeitpunkt der Fertigung der integrierten Schaltung die Zeitdauer einstellbar ist.An integrated circuit according to the invention comprises at least one start interface, by means of which a start memory can be connected to the integrated circuit, and is characterized in that in the integrated circuit, a hardware unit is provided, which is designed such that after a predetermined, not changeable, time period for the starting process, the start interface is blocked. For this purpose, the hardware unit has at least one electronically programmable fuse in which the time duration can be set at the time of manufacture of the integrated circuit.

[0029] Die bevorzugte Ausführungsform der integrierten Schaltung sieht vor, dass die Hardware-Einheit einen als Teilschaltung ausgeführten Zeitschalter aufweist. Die Hardware-Einheit kann darüber hinaus so ausgebildet sein, dass zumindest eine weitere Schnittstelle der integrierten Schaltung in Abhängigkeit vom Fortschritt des Startvorgangs freigegeben wird. Insbesondere kann die weitere Schnittstelle erst nach Ablauf der für den Startvorgang vorgegeben, nicht veränderbaren Zeitdauer freigegeben werden.The preferred embodiment of the integrated circuit provides that the hardware unit has a timer executed as a sub-circuit. In addition, the hardware unit may be designed such that at least one further interface of the integrated circuit is enabled as a function of the progress of the startup process. In particular, the further interface can be released only after expiration of the predetermined time for the startup, not changeable.

[0030] Die Freigabe und Sperrung der Start-Schnittstelle und gegebenenfalls der weiteren Schnittstelle kann erreicht werden, indem die Hardware-Einheit so ausgebildet ist, dass diesen Schnittstellen eine dynamische Schnittstellen-Freigabe vorgeschaltet ist.The release and blocking of the start interface and optionally the other interface can be achieved by the hardware unit is designed so that these interfaces is preceded by a dynamic interface release.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[0031] Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Figuren Bezug genommen, aus der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind. Die Figuren sind beispielhaft zu verstehen und sollen den Erfindungscharakter zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben. Es zeigen: [0032] Fig. 1 eine schematische Darstellung einer integrierten Schaltung nach dem Stand derTo further explain the invention, reference is made in the following part of the description to the figures, from the further advantageous embodiments, details and further developments of the invention can be found. The figures are to be understood by way of example and are intended to set out the inventive character, but in no way restrict it or even render it conclusively. FIG. 1 shows a schematic representation of an integrated circuit according to the state of the art. FIG

Technik [0033] Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen integrierten SchaltungTECHNOLOGY FIG. 2 shows a schematic representation of an integrated circuit according to the invention

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGEMBODIMENT OF THE INVENTION

[0034] Für die integrierte Schaltung IC sind in den Figuren nur die für die Erfindung wesentlichen Einheiten dargestellt. Sie kann und wird in der Regel darüber hinaus weitere Einheiten, wie Ein-/Ausgabeeinheiten, Controller, zusätzliche Schnittstellen, weitere Prozessoren, Speicher, enthalten.For the integrated circuit IC only the essential units of the invention are shown in the figures. In addition, it can and usually will contain additional units, such as input / output units, controllers, additional interfaces, additional processors, memory.

[0035] In Fig. 1 ist eine integrierte Schaltung IC gemäß dem Stand der Technik dargestellt, mit einem Prozessor CPU und einem Arbeitsspeicher RAM, wobei CPU und RAM über eine Verbindungseinheit (Interconnect) I, z.B. ein Bussystem, miteinander verbunden sind. An das Verbindungssystem sind auch ein interner Boot-Speicher (Boot ROM) B-ROM, eine Schnittstelle für den Start-Speicher (Serial Flash Interface) SFI sowie eine Schnittstelle für einen Massenspeicher (Mass Storage Interface) MSI angeschlossen. Alle genannten Einheiten sind Bestandteil der integrierten Schaltung IC.In Fig. 1 there is shown a prior art integrated circuit IC having a processor CPU and a random access memory RAM, CPU and RAM being connected via an interconnect I, e.g. a bus system, interconnected. Also connected to the interconnection system are an internal Boot ROM (B-ROM), an interface for the SFI (Serial Flash Interface) as well as an interface for a Mass Storage Interface (MSI). All mentioned units are part of the integrated circuit IC.

[0036] Auf derselben Baugruppe wie die integrierte Schaltung IC, aber nicht als Bestandteil der integrierten Schaltung IC, ist ein Start-Speicher SF vorgesehen und etwa als serieller Flash-Speicher (Serial Flash) ausgeführt. Der Start-Speicher SF ist fix mit der Schnittstelle SFI verbunden.On the same assembly as the integrated circuit IC, but not as part of the integrated circuit IC, a start memory SF is provided and designed as a serial flash memory (serial flash). The start memory SF is permanently connected to the interface SFI.

[0037] Ebenso kann am selben Board wie die integrierte Schaltung IC, aber nicht als Bestandteil der integrierten Schaltung IC, ein Massenspeicher (Mass Storage) MS vorgesehen sein, der mit der entsprechenden Schnittstelle MSI fest verbunden ist. Oder der Massenspeicher MS könnte lösbar mit der Schnittstelle MSI verbunden sein, etwa als SD-Karte. Die Schnittstelle MSI ist hier bereits während des Startvorgangs freigegeben.Likewise, on the same board as the integrated circuit IC, but not as part of the integrated circuit IC, a mass storage (Mass Storage) MS may be provided, which is firmly connected to the corresponding interface MSI. Or the mass storage MS could be releasably connected to the interface MSI, such as SD card. The MSI interface is already enabled during the startup process.

[0038] Nach einem Power-on Reset oder bei einem Neustart muss die integrierte Schaltung initialisiert werden. Das heißt, nach dem Anlegen einer Betriebsspannung wird die integrierte Schaltung gezielt in einen definierten Anfangszustand übergeführt. Dies ist deshalb erforderlich, da integrierte Schaltkreise sowohl kombinatorische Funktionen (logische Gatter) als auch Speicherelemente wie zum Beispiel Flip-Flops oder RAM-Zellen umfassen. Diese können sich aus Gründen der gegenseitigen Beeinflussung und der physikalisch bedingten leicht unterschiedlichen Beaufschlagung mit Strom während des Einschaltzeitpunkts unvorhersehbar verhalten und somit auch nach dem Einschalten ebenfalls unvorhersehbare Zustände annehmen. Damit befindet sich die gesamte integrierte Schaltung in einem Undefinierten Zustand und arbeitet fehlerhaft oder gar nicht.After a power-on reset or a restart, the integrated circuit must be initialized. That is, after the application of an operating voltage, the integrated circuit is selectively transferred to a defined initial state. This is necessary because integrated circuits include both combinational functions (logic gates) and memory elements such as flip-flops or RAM cells. These may behave unpredictably for the sake of mutual influence and the physically slightly different application of power during the switch-on time and thus also assume unpredictable states even after switching on. Thus, the entire integrated circuit is in an undefined state and works incorrectly or not at all.

[0039] Bei der Initialisierung greift der Prozessor CPU auf den Boot-Speicher B-ROM zu, was durch einen Pfeil dargestellt ist. Während dieses Startvorgangs werden aber auch übergelagerte Programmteile in den Arbeitsspeicher RAM geladen, sogenannter „Second Level Boot Code", der auf dem Start-Speicher SF gespeichert ist, siehe entsprechender Pfeil. Während des Betriebs werden andere Programme und/oder Daten in den Arbeitsspeicher RAM geladen, die auf dem Massenspeicher MS abgespeichert sind, und die ebenfalls für den anschließenden Normalbetrieb der integrierten Schaltung notwendig sind.During initialization, the processor CPU accesses the boot memory B-ROM, which is represented by an arrow. During this startup process, however, also superposed program parts are loaded into the main memory RAM, so-called "second level boot code", which is stored on the start memory SF, see corresponding arrow During operation, other programs and / or data are transferred into the main memory RAM loaded, which are stored on the mass storage MS, and which are also necessary for the subsequent normal operation of the integrated circuit.

[0040] Während des Startvorgangs (=Boot, = Initialisierens) könnte nun von außerhalb der integrierten Schaltung IC unbefugt eine Manipulation des Start-Speichers SF und/oder des Massenspeichers MS erfolgen, sodass der Startvorgang nicht korrekt abgeschlossen wird und die integrierte Schaltung IC den Normalbetrieb gar nicht oder nicht ordnungsgemäß aufnehmen kann. Oder es könnte während des Startvorgangs unbefugt ein CPU-Debugger über eine der Schnittstellen SFI oder MSI die integrierte Schaltung IC ausspionieren.During the boot process (= boot, = Initialisierens) could now be carried out from outside the integrated circuit IC without authorization manipulation of the start memory SF and / or the mass storage MS, so that the startup process is not completed correctly and the integrated circuit IC the Normal operation can not or not properly record. Or, during the startup process, a CPU debugger could unauthorizedly spy on the integrated circuit IC via one of the interfaces SFI or MSI.

[0041] Dies wird durch eine erfindungsgemäße Schaltung gemäß Fig. 2 verhindert: Diese integrierte Schaltung IC ist grundsätzlich gleich wie jene in Fig. 1 ausgeführt, jedoch weist sie eine erfindungsgemäße Hardware-Einheit auf, die in der integrierten Schaltung IC integriert ist. Die Hardware-Einheit besteht im Wesentlichen aus den folgenden Einheiten, die untereinander verbunden sind: ein Zeitschalter (Boot Timer) BT, zumindest eine elektronische programmierbare Sicherung (eFUSE) EF und eine dynamische Schnittsteilen-Freigabe DIF.This is prevented by a circuit according to the invention shown in FIG. 2: This integrated circuit IC is basically the same as that shown in FIG. 1, but has a hardware unit according to the invention, which is integrated in the integrated circuit IC. The hardware unit basically consists of the following units connected to each other: a timer (boot timer) BT, at least one electronic programmable fuse (eFUSE) EF and a dynamic cutting part enable DIF.

[0042] Die dynamische Schnittstellen-Freigabe DIF ist vor der Schnittstelle SFI für den StartSpeicher und der Schnittstelle für den Massenspeicher MSI angeordnet und kann diese Schnittstellen freigegeben oder sperren. Diese dynamische Schnittstellen-Freigabe DIF befindet sich somit zwischen Start-Speicher SF und Massenspeicher MS einerseits und den Schnittstellen SFI und MSI andererseits.The dynamic interface release DIF is arranged in front of the interface SFI for the start memory and the interface for the mass storage MSI and can enable or disable these interfaces. This dynamic interface release DIF is thus located between start memory SF and mass storage MS on the one hand and the interfaces SFI and MSI on the other hand.

[0043] Den elektronischen programmierbaren Sicherungen (eFUSEs) EF wird bei der Herstellung der integrierten Schaltung IC jene Zeitdauer einprogrammiert, die für den Startvorgang benötigt wird. Beim Startvorgang beginnt der Zeitschalter BT der integrierten Schaltung zu zählen und wird von den eFUSEs zum vorprogrammierten Zeitpunkt gestoppt. Dann sperrt die dynamische Schnittstellen-Freigabe DIF den Zugang zur Schnittstelle SFI für den StartSpeicher, sodass über diese Schnittstelle von außen keine Verbindung zur integrierten Schaltung IC mehr hergestellt werden kann.The electronic programmable fuses (eFUSEs) EF are programmed in the production of the integrated circuit IC the time required for the booting process. At startup, the integrated circuit timer BT begins counting and is stopped by the eFUSEs at the pre-programmed time. The dynamic interface enable DIF then blocks access to the interface SFI for the start memory, so that via this interface from the outside, no connection to the integrated circuit IC can be established any more.

[0044] Die dynamische Schnittstellen-Freigabe DIF sorgt weiters dafür, dass die Schnittstelle MSI für den Massenspeicher MS während des Startvorgangs gesperrt ist und erst nach Abschluss des Startvorgangs freigegeben wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass über die Schnittstelle MSI während des Startvorgangs keine Manipulationen vorgenommen werden können.The dynamic interface release DIF further ensures that the interface MSI is blocked for the mass storage MS during the boot process and is released only after completion of the boot process. This ensures that no manipulation can be made via the MSI interface during startup.

[0045] Wenn der Startvorgang ordnungsgemäß verlaufen ist, wurden die Daten des Startspeichers SF vollständig in den Arbeitsspeicher RAM geladen, und gegebenenfalls ebenso die Daten vom Massenspeicher MS, und die integrierte Schaltung IC kann ordnungsgemäß ihren Normalbetrieb beginnen.When the boot process has been performed properly, the data of the start memory SF has been completely loaded into the random access memory RAM, and optionally also the data from the mass memory MS, and the integrated circuit IC can properly start its normal operation.

[0046] Ist während des Startvorgangs eine Manipulation am Start-Speicher SF oder ein unerlaubter Zugriff über die Schnittstelle SFI erfolgt, werden diese nach der vorprogrammierten Zeitdauer jedenfalls durch die Sperre der Schnittstelle SFI beendet. Die Sperre der Schnittstelle SFI kann nur durch einen Power-on Reset wieder aufgehoben werden, weil nur auf diese Weise der Zeitschalter BT wieder neu gestartet werden kann.If a manipulation at the start memory SF or an unauthorized access via the interface SFI takes place during the startup process, these are terminated after the preprogrammed period of time anyway by the lock of the interface SFI. The lock of the interface SFI can only be canceled by a power-on reset, because only in this way the timer BT can be restarted.

[0047] Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, mehrere Zeitschalter BT mit zugeordneten programmierbaren eFUSEs EF vorzusehen, sodass ein Zeitschalter BT die Zeitdauer bis zur Sperre der Schnittstelle für den Start-Speicher SFI zählt, während ein zweiter Zeitschalter eine andere (kürzere) Zeitdauer vorgibt, nach deren Verstreichen die Schnittstelle MSI für den Massenspeicher freigegeben wird. BEZUGSZEICHENLISTE: B-ROM interner Boot-Speicher (Boot ROM) BT Zeitschalter (Boot Timer) CPU Prozessor DIF dynamische Schnittstellen-Freigabe EF elektronische programmierbare Sicherung (eFUSE) I Verbindungseinheit IC integrierte Schaltung MS Massenspeicher (Mass Storage) MSI Schnittstelle für den Massenspeicher (Mass Storage Interface) RAM Arbeitsspeicher SF Start-Speicher (Serial Flash, serieller Flash Speicher) SFI Schnittstelle für den Start-Speicher (Serial Flash Interface)In principle, it is possible to provide a plurality of time switches BT with associated programmable eFUSEs EF, so that a timer BT the time to lock the interface for the start memory SFI counts, while a second timer specifies a different (shorter) period of time whose expiration the interface MSI for the mass storage is released. REFERENCE LIST: B-ROM internal boot memory (Boot ROM) BT timer (boot timer) CPU processor DIF dynamic interface enable EF electronic programmable fuse (eFUSE) I connection unit IC integrated circuit MS mass storage MSI interface for mass storage ( Mass Storage Interface) RAM RAM SF Start memory (Serial Flash, serial Flash memory) SFI interface for the start memory (Serial Flash Interface)

Claims

claims

A method for monitoring the start-up of an integrated circuit (IC), wherein the starting operation using a located outside the integrated circuit start memory (SF), which by means of an integrated circuit arranged in the start interface (SFI) with the integrated Circuit is connected, characterized in that the hardware of the integrated circuit (IC) an unchangeable time duration is predetermined for the startup process and when the predetermined time period is exceeded, the start interface (SFI) is disabled, and that the time period at the time of manufacture of the integrated circuit (IC) with at least one electronic programmable fuse (EF) included in the integrated circuit.

2. The method according to claim 1, characterized in that the time period is measured by a time-configured as a sub-circuit timer (BT) of the integrated circuit.

3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the unlocking of the start interface (SFI) takes place exclusively by a power-on reset signal.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at least one further interface (MSI) of the integrated circuit (IC) is released in dependence on the progress of the boot process.

5. The method according to claim 4, characterized in that the further interface (MSI) of the integrated circuit (IC) is released only after completion of the boot process.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the start memory (SF) is designed as a serial flash memory.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the hardware of the integrated circuit (IC) an unchangeable time until the release of a mass storage (MS) is specified.

8. Integrated circuit (IC) for carrying out a method according to one of claims 1 to 7, comprising at least one start interface (SFI), by means of which a start memory (SF) can be connected to the integrated circuit, characterized in that in the integrated circuit, a hardware unit (EF, BT, DIF) is provided, which is designed so that after the expiration of a predetermined, non-changeable time for the start, the start interface (SFI) is disabled, and that the hardware Unit (EF, BT, DIF) has at least one electronically programmable fuse (EF), in which at the time of manufacture of the integrated circuit (IC), the period is adjustable.

9. An integrated circuit (IC) according to claim 8, characterized in that the hardware unit (EF, BT, DIF) has a sub-circuit running timer (BT).

10. Integrated circuit (IC) according to one of claims 8 to 9, characterized in that the hardware unit (EF, BT, DIF) is formed so that at least one further interface (MSI) of the integrated circuit in dependence on the progress of Startup is released.

11. Integrated circuit (IC) according to claim 10, characterized in that the further interface (MSI) is released after expiration of the predetermined for the starting process, not changeable time duration.

12. An integrated circuit (IC) according to any one of claims 8 to 11, characterized in that a start memory (SF) designed as a serial flash memory and connected to the integrated circuit (IC).

13. Integrated circuit (IC) according to one of claims 8 to 12, characterized in that the hardware unit (EF, BT, DIF) is designed such that the start interface (SFI) and optionally the further interface (MSI) a dynamic cutting part release (DIF) is connected upstream.

14. Integrated circuit (IC) according to one of claims 8 to 13, characterized in that the hardware unit (EF, BT, DIF) is designed so that a non-variable period of time until the release of a mass storage (MS) is specified. For this 1 sheet drawings