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TW201601001A - 安全元件 - Google Patents

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TW201601001A
TW201601001A TW104108470A TW104108470A TW201601001A TW 201601001 A TW201601001 A TW 201601001A TW 104108470 A TW104108470 A TW 104108470A TW 104108470 A TW104108470 A TW 104108470A TW 201601001 A TW201601001 A TW 201601001A
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TW
Taiwan
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nfc controller
contacts
nfc
coupled
controller
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TW104108470A
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English (en)
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TWI638279B (zh
Inventor
唐納德 剛薩爾茲
Original Assignee
惠普發展公司有限責任合夥企業
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 惠普發展公司有限責任合夥企業 filed Critical 惠普發展公司有限責任合夥企業
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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
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    • G06F21/70—Protecting specific internal or peripheral components, in which the protection of a component leads to protection of the entire computer
    • G06F21/86—Secure or tamper-resistant housings
    • G06F21/87—Secure or tamper-resistant housings by means of encapsulation, e.g. for integrated circuits
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
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Abstract

一安全元件積體電路可安裝至一匯流排介面積體電路的底面。該匯流排積體電路可具有複數個外部接點以及第一複數個內部接點。該安全元件積體電路可具有耦接至該等第一複數個內部接點的第二複數個內部接點。

Description

安全元件 發明領域
本發明係有關於安全元件。
發明背景
近場通訊(NFC)技術可使用於安全交易，例如無接觸式支付及忠誠卡或優待卷使用。一NFC無接觸式支付晶片組可包括一NFC控制器、一NFC天線、以及一安全元件(SE)。該SE可藉由提供一安全記憶體來確保商家應用程式或者例如帳號或加密資訊之身份碼的安全，或者來為交易相關應用程式的安全執行提供一安全執行空間，藉此以提供交易安全性。
發明概要
依據本發明之一實施例，係特地提出一種系統，其包含：具有一底面的一匯流排介面積體電路(IC)，該底面包含第一複數個內部接點及複數個外部接點；以及安裝於該匯流排介面IC的該底面之上的一安全元件IC，該安全元件IC包含耦接至該等第一複數個內部接點的第二複數個內 部接點。
100‧‧‧系統
101‧‧‧匯流排介面晶片
102‧‧‧底面
103‧‧‧外部接點
104‧‧‧內部接點
105‧‧‧SE
106‧‧‧內部接點
107‧‧‧連接
108‧‧‧銲點凸塊
109‧‧‧上側面
110‧‧‧BGA
111、112‧‧‧巢狀陣列
200‧‧‧系統
201‧‧‧匯流排介面IC
202‧‧‧底面
203‧‧‧外部接點
204‧‧‧內部接點
205‧‧‧SE
206‧‧‧內部接點
207‧‧‧連接
208‧‧‧銲點凸塊
209‧‧‧側面
210、211‧‧‧巢狀層
212‧‧‧巢狀配置
213‧‧‧封裝
214‧‧‧熱分散器
300‧‧‧POS終端機
301‧‧‧PCB
302‧‧‧電性接點
303‧‧‧NFC控制器
304‧‧‧底面
305‧‧‧電性接點
306‧‧‧內部接點
307‧‧‧SE
308‧‧‧內部接點
400‧‧‧POS終端機
401‧‧‧NFC控制器
402‧‧‧PCB
403‧‧‧內部接點
405‧‧‧電性接點
406‧‧‧SE
407‧‧‧內部接點
408‧‧‧封裝
409‧‧‧外部接點
410‧‧‧處理器
411‧‧‧熱分散器
412‧‧‧熱分散器
500‧‧‧行動裝置
501‧‧‧NFC控制器
502‧‧‧NFC天線
503‧‧‧SE
504‧‧‧處理器
505‧‧‧輸入/輸出組件
506‧‧‧記憶體
508‧‧‧PCB
係於下面的詳細說明中並參考圖式來敘述某些範例，其中：圖1A例示說明一範例系統的底面圖，圖1B例示說明沿著圖1A的軸A之該系統的側視圖；圖2A例示說明一範例系統的底面圖，圖2B例示說明該系統沿著圖2A的軸A的側視圖；圖3例示說明一範例銷售點(POS)終端機，其具有一NFC控制器及安裝於該NFC控制器上的一SE；圖4例示說明一範例POS終端機，其包括一熱分散器及一處理器；以及圖5例示說明包括一NFC控制器的一範例行動裝置，該NFC控制器具有耦接至該NFC控制器的底面的一SE。
較佳實施例之詳細說明
銷售點(POS)終端機處置敏感的持卡人資訊。確保持卡人資訊安全的各種嘗試已經被實行。舉例來說，支付卡產業資料安全標準(PCI DSS)已由PCI安全標準委員會公布，以增加各地持卡人資料的控制。
PCI DSS符合性需要昂貴的硬體及製造技術。舉例來說，例如該SE的某些組件需要被容納在免受侵入的一加固框架內部。於是，POS終端機製造需要使用專門用來生產安全加固組件的加固設備。此外，POS終端機需要昂 貴的驗證程序。行動POS(MPOS)終端機可使用例如輸入板、智慧型電話、筆記型電腦、或其他PCs的行動裝置來實行。整個行動裝置在一加固設備中的組裝會是過分昂貴的。
所揭露之技術的觀點提供了結合一SE與一匯流排介面晶片的一單一封裝。該匯流排介面晶片為該SE至一系統匯流排提供一安全介面。舉例來說，該匯流排介面晶片可為一NFC控制器。該結合的封裝可用一安全方式來製造，其之後可用安全製造或一侵入保護外殼來整合至一POS終端機之中。於一些範例中，該SE為倒裝的或安裝至該NFC控制器的底面。於此等範例中，當該NFC控制器係安裝於一印刷電路板(PCB)之上時，其阻止對該SE的接取，以保護該SE免於各種攻擊向量。
圖1例示說明一範例系統100，其具有一匯流排介面晶片101、以及耦接至該匯流排介面晶片101的底面的一SE 105。圖1A例示說明該系統的一底面圖，圖1B例示說明沿著圖1A的軸A之該系統100的一側視圖。於一些情況，例示說明的系統100可設置於將被使用在MPOS或智慧卡中的一PCB之上。於一些實施中，例示說明的系統100可用一安全設備來製造，並接著用另一設備來整合至例如智慧型電話或輸入板的一行動裝置之中。於其他實施中，例示說明的系統100可被整合至將被一持卡人使用的一智慧卡之中。舉例來說，該系統100可被製造以滿足PCI DSS符合性要求，如此使得之後整合至另外的裝置之中將不需 要PCI DSS符合性。
該範例系統100可包括一匯流排介面積體電路(IC)101。該匯流排介面IC可為該SE 105提供一介面至一系統匯流排。於此等範例中，該SE 105可不用具有連接至該系統匯流排的直接連接。反而，與該SE 105的通訊可通過該匯流排介面IC 101。舉例來說，當該系統100設置於一裝置中的時候，該匯流排介面IC 101可為該SE提供一介面至該裝置的週邊組件互連(PCI)匯流排。於一些實施中，該匯流排介面IC 101可用作於其他功能。舉例來說，該匯流排介面IC 101可為一NFC控制器、一藍牙或Wi-Fi控制器、或一儲存控制器。
對SE的潛在攻擊可以是熱探針攻擊。於熱探針攻擊中，攻擊者會試圖將該晶片中的溫度波動與晶片操作互相聯繫，來判定內部操作或資料。於一些情況中，該匯流排介面IC 101可於該SE 105活動的交易期間執行功能。該匯流排介面IC 101產生的熱會引入雜訊，對熱探針攻擊產生含糊的讀數。舉例來說，於無接觸式支付的情況中，每當該SE 105活動的時候，該NFC控制器為活動的。於是，該NFC控制器可用作為一適當的匯流排介面IC 101。
該匯流排介面IC 101可具有一底面102。該底面102可為該IC 101設置時面對該PCB的側面。該IC 101亦可具有設置時背離該PCB並且容納該IC 101的主動組件的一上側面109。該底面102可包括第一複數個內部接點104以及複數個外部接點103。舉例來說，該等複數個內部接點 104可以是該IC 101的該底面上的佈線(trace)，且該等複數個外部接點103可以是從該IC 101的該底面一直延伸至該SE 105之高度的接腳。於一些實施中，該等外部接點103可耦接至銲點凸塊108，其等形成圍繞該SE 105的一BGA 110。
該系統100亦可包括一SE IC 105。該SE 105可安裝於該匯流排介面IC 101的該底面上。該SE 105可包括第二複數個內部接點106。舉例來說，該等第二複數個內部接點106可以是對應該匯流排介面IC 101的該等內部接點104的電性佈線。該等兩組內部接點104可被耦接，例如藉由焊接連接。舉例來說，可使用焊接球形陣列(BGA)將該SE 105安裝至該匯流排介面IC 101。於一些實施中，該SE 105沒有任何外部接點。反而，當設置時，所有電力及通訊係藉由該匯流排介面IC 101來提供。此外，於一些範例中，於操作期間，該SE 105與該匯流排介面IC 101之間的通訊可使用基於加密的對話(session)，其中流過連接107的資料係以時間限制的對話金鑰來加密。
於一些實施中，該SE 105可安裝至該匯流排介面IC 101的底面上，如此使得該等複數個外部接點103圍繞該SE 105。該等複數個外部接點103可被配置成圍繞該SE 105的一巢狀配置。舉例來說，該等接觸點103可被配置成複數個巢狀陣列或柵111、112，每一陣列111、112圍繞該SE 105。此配置產生圍繞該SE 105的複數列及行。於此等實施中，當設置該系統100時，該等複數個外部接點103可 防止接取該等內部連接107。舉例來說，此可阻礙例如電力探針或故障注入攻擊的攻擊向量。此外，由於例如NFC控制操作之該匯流排介面IC 105的獨立操作，對該等外部接點103的電力探針或故障注入攻擊會提供模糊的結果。
圖2例示說明一範例系統200，其具有一匯流排介面IC 201加上一熱分散器214以及一SE IC 205，其等係於密封該等裝置的一封裝213之中。圖2A例示說明該系統200的一底面圖，圖2B例示說明該系統200沿著圖2A的軸A的一側視圖。相似於圖1的系統，該系統200可設置於將被使用在MPOS或智慧卡中的一PCB之上。舉例來說，例示說明的系統200可用一安全設備來製造，並接著用另一設備來整合至例如智慧型電話或輸入板的一行動裝置之中。如另一範例，例示說明的系統200可被整合至將被一持卡人使用的一智慧卡之中。
該匯流排介面IC 201及該SE 205可分別如關於匯流排介面IC 101及該SE 105所敘述的來實施。舉例來說，藉由連接該IC 201的第一複數個內部接點204與該SE 205的第二複數個內部接點206之連接207，可將該SE 205安裝至該匯流排介面IC 201的底面202上。於一些情況中，複數個IC 201外部接點203可用一巢狀配置212來圍繞該SE 205。舉例來說，銲點凸塊208的巢狀層210、211可形成圍繞該SE 205的一BGA。
該範例系統200可進一步包括一熱分散器214。該熱分散器214可耦接至該匯流排介面IC 201。舉例來說， 該熱分散器214可在該介面IC 201相對於該底面202的側面209上，耦接至該匯流排介面IC 201。該熱分散器214可分散該IC 201所產生的熱以及該SE 205所產生的熱。此可進一步阻礙熱探針攻擊。於一些範例中，該熱分散器214可以是熱傳導化合物，例如一層熱傳導金屬或陶瓷。舉例來說，一層商用的導熱介面材料(TIM)可使用作為該熱分散器214。
該範例系統200可進一步包括密封該匯流排介面IC 201與該SE IC 205的一封裝213。於一些情況中，該封裝213可密封該等第一與第二複數個內部接點204、206。於一些實施中，該封裝213可以是包住該等裝置201、205的一半導體封裝。舉例來說，封裝213可以是成模環氧樹脂塑膠或陶瓷封裝。於其他實施中，該封裝213可以是確保該等裝置的安全或使其等變堅固以抵抗某些攻擊向量的環氧樹脂或其他密封膠。於一些實施中，該封裝213可包含侵入偵測特徵。此類侵入偵測特徵使得攻擊能夠被偵測到，並且使得反制措施能夠被執行。舉例來說，若一侵入被偵測到，該SE 205的資料會被刪除。於一些情況中，該IC 201或SE 205中的一電源可連接至該封裝213，使得該晶片能夠偵測該封裝是否損壞或者被移除。舉例來說，該封裝213可包括可熔鏈，若該封裝損壞則該等可熔鏈會被橋接。
圖3例示說明一範例POS終端機300，其具有一NFC控制器303以及安裝於該NFC控制器303上的一SE 307。於一些實施中，該POS終端機300可整合至例如輸入板、智慧型電話、或膝上型電腦的一行動裝置之中。於其他實施中，該POS終端機300可以是一週邊設備或者一獨立裝置。
該POS終端機300可包括一PCB 301。該PCB 301可包括一陣列的電性接點302。舉例來說，該陣列的電性接點302可以是訊號佈線，其配置成提供一BGA來安裝該NFC控制器303。舉例來說，該陣列的電性接點302可如關於圖1及2各別的巢狀配置112及212所敘述的來配置。
該POS終端機300可進一步包括一NFC控制器303。該NFC控制器303可為該POS終端機300來控制近場通訊。舉例來說，該NFC控制器303可使用一近場天線而與一持卡人的一對應NFC控制器通訊，以交換資訊來處理金融交易。舉例來說，該NFC控制器303可使得該POS終端機300得以處理支付交易、忠誠卡交易、或優待卷交易。
該範例的NFC控制器303包括面對該PCB 301的一底面304。該底面304可包括一陣列的電性接點305，其等耦接至該PCB 301的該等電性接點302。舉例來說，該等電性接點305可以是藉由焊接一BGA來耦接至該等電性接點302的接點。
該底面304可進一步包括第一陣列的內部接點306。舉例來說，該第一陣列的內部接點306可以是該NFC控制器303的該底面304上的電性佈線，使得該SE 307得以安裝至該底面304。
該POS終端機300可進一步包括一SE 307。該SE 307可包括第二陣列的內部接點308。該第二陣列的內部接點308可耦接至該第一陣列的內部接點306。舉例來說，該等接點306、308可藉由焊料連接來耦接。
於一些實施中，該NFC控制器303可提供至該SE 307的一介面。舉例來說，該NFC控制器303可透過接點306、308來提供電力及接地至該SE 307。此外，如上文所述，該NFC控制器303可用作為用於該SE 307的一匯流排介面。
圖4例示說明一範例POS終端機400，其包括一熱分散器411及一處理器410。於一些實施中，該POS終端機400可整合至例如輸入板、智慧型電話、或膝上型電腦的一行動裝置之中。於其他實施中，該POS終端機400可以是一週邊設備或者一獨立裝置。
相似於該範例POS終端機300，該POS終端機400可包括一PCB 401，其包括一陣列的電性接點405。該等電性接點405可如關於圖1及2各別的巢狀配置112及212所敘述的來配置。
該POS終端機400可包括安裝至該PCB 402的一NFC控制器401。舉例來說，可使用複數個耦接至該陣列的外部接點409之焊料連接405，將該NFC控制器401安裝至該PCB 402之上。該NFC控制器401可進一步包括第一陣列的內部接點403。於一些實施中，該NFC控制器401可包括一熱分散器412。舉例來說，該熱分散器412可如關於圖 2的熱分散器214所述的來實施。
該POS終端機400可進一步包括安裝至該NFC控制器401之底面的一SE 406。舉例來說，該SE 406可包括第二陣列的內部接點407，其耦接至該第一陣列的內部接點403。如關於圖3所述，該NFC控制器401可提供至該SE 406的一介面。舉例來說，可透過該等外部接點409將該SE 406的所有電性連接(例如，接地、電力、及通訊)提供至該NFC控制器401。該NFC控制器401可傳遞該等通訊，並透過該等內部接點403、407將接地與電力提供至該SE 406。
該POS終端機400可進一步包括一封裝408。該封裝408可密封該NFC控制器401及該SE 406。於一些實施中，該封裝408可密封該等第一及第二陣列的內部接點403、407。於一些實施中，該封裝408可如關於圖2的該封裝213所敘述的。
該POS終端機400可進一步包括一熱分散器411，其相對於該NFC控制器401而安裝於該PCB 402之上。舉例來說，該NFC控制器401界定該PCB 402的一上側面，該熱分散器411可在該SE 406下面且安裝於該PCB 402的底面。該熱分散器411可藉由散佈及混合該NFC控制器401與該SE 406導致的熱，來阻礙在該PCB 402的底面上進行的熱探針攻擊。該熱分散器411可由與熱分散器412及214的材料相似的材料所構成。替代地，該熱分散器411可由不適宜直接安裝於晶片上的其他材料所構成。
該POS終端機400可進一步包括一處理器410。 舉例來說，該處理器410可執行軟體，使得該POS 400能夠使用該NFC控制器401來進行例如金融交易之交易。該處理器410可耦接至該NFC控制器401，以透過該NFC控制器401來與該SE 406通訊。舉例來說，該處理器410與該NFC控制器401可耦接至例如PCI匯流排的一系統匯流排。於一些實施中，該處理器410可針對該SE 406發出通訊至該NFC控制器401。於其他實施中，該SE 406可出現在該系統匯流排之上，可該處理器410可針對該SE 406發出通訊至該SE 406。此等通訊會被該NFC控制器401截取，並且以安全的方式提供給該SE 406。於一些情況中，該處理器410可安裝於該PCB 402之上。於其他情況中，可使用連接器及互連件將該處理器410連接至該PCB 402。
圖5例示說明包括一NFC控制器503的一範例行動裝置500，該NFC控制器503具有耦接至該NFC控制器503之底面的一SE 502。於一些實施中，該範例行動裝置500能夠當作如上文所述之行動POS。舉例來說，該行動裝置500可以是圖3或圖4的範例POS的一實施態樣。
該行動裝置500可包括一NFC控制器501及一SE 503。該NFC控制器501及該SE 503可分別如關於圖3或4的NFC控制器303及SE 307或401及406所敘述的。舉例來說，該SE 503可耦接至該NFC控制器501的一底面，並且被該NFC控制器501的外部電性接點所圍繞。於一些實施中，該NFC控制器501可耦接至一熱分散器，例如圖4的熱分散器412。
該行動裝置500可進一步包括一NFC天線502。該NFC天線502可使得該NFC控制器501能夠發送並接收近場通訊。舉例來說，該NFC天線502可使得該NFC控制器501能夠與一持卡人的裝置上的NFC子系統配對，以進行依金融交易。
此外，於一些實施中，該NFC 501可耦接至一PCB 508。舉例來說，該PCB 508可如關於圖4的PCB 402所敘述的。於此等實施中，該PCB 508可具有相對該NFC控制器並耦接至該PCB的一熱分散器，例如圖4的熱分散器411。
該行動裝置500可進一步包括一處理器504。舉例來說，該處理器可如關於圖4的處理器410所敘述的，並且可透過該NFC控制器501與該SE 503通訊。舉例來說，該NFC控制器501可用作為用於該SE 503的一匯流排介面，以使得該處理器504及該SE 503能夠在一系統匯流排上通訊。
此外，該行動裝置500可包括其他組件，例如一記憶體506及輸入/輸出(I/O)組件505。該記憶體506可包括非暫態電腦可讀取媒體，例如隨機存取記憶體、快閃記憶體、或儲存器。該I/O 505可包括鍵盤、螢幕、觸控螢幕、無線或有線網路收發器、或其他通訊裝置。舉例來說，該記憶體506可儲存電腦可執行指令，以導致該處理器504使用該NFC控制器501來進行例如金融交易的一交易。舉例來說，該等指令可導致該處理器504將該SE 503使用於安 全資料儲存或安全程式執行。該處理器504可傳送在系統匯流排上發送至該SE 503的交易相關指令。此等通訊可被該NFC控制器501以透通的方式截取並且轉送至該SE 503。替代地，該處理器504可將用於該SE 503的交易相關指令傳送至該NFC控制器501。於此等情況中，該NFC控制器501可作用為用於該SE 503的一集線器。
於前面的敘述中，係提出許多細節以提供對於此中所揭露之標的的理解。然而，實施態樣是可以在沒有此等細節中的一些或全部之情況下來實踐。其他實施態樣可包括從上文討論的該等細節中的修改及變化。所意欲的是，所附之申請專利範圍涵蓋此類修改及變化。
300‧‧‧POS終端機
301‧‧‧PCB
302‧‧‧電性接點
303‧‧‧NFC控制器
304‧‧‧底面
305‧‧‧電性接點
306‧‧‧內部接點
307‧‧‧SE
308‧‧‧內部接點

Claims (15)

  1. 一種系統，其包含：具有一底面的一匯流排介面積體電路(IC)，該底面包含第一複數個內部接點及複數個外部接點；以及安裝於該匯流排介面IC的該底面之上的一安全元件IC，該安全元件IC包含耦接至該等第一複數個內部接點的第二複數個內部接點。
  2. 如請求項1之系統，其中該匯流排介面IC更包含一近場通訊(NFC)控制器。
  3. 如請求項1之系統，其中該等複數個內部電性接點包含圍繞該安全元件IC的一陣列。
  4. 如請求項1之系統，其更包含耦接至該匯流排介面IC的一熱分散器。
  5. 如請求項1之系統，其更包密封該匯流排介面IC及該安全元件IC的一封裝。
  6. 如請求項5之系統，其中該封裝密封該等第一及第二複數個內部接點。
  7. 一種銷售點終端機，其包含：包含一陣列電性接點的一印刷電路板(PCB)；具有一底面的一近場通訊(NFC)控制器，該底面包含：耦接至該陣列電性接點的一陣列外部接點；及第一陣列內部接點；以及 一安全元件，其包含耦接至該第一陣列內部接點的第二陣列內部接點；其中該NFC控制器係用以提供至該安全元件的一介面。
  8. 如請求項7之銷售點終端機，其更包含相對於該NFC控制器而安裝於該PCB之上的一熱分散器。
  9. 如請求項7之銷售點終端機，其中該NFC控制器更包含相對於該底面而安裝的一熱分散器。
  10. 如請求項7之銷售點終端機，其更包耦接至該NFC控制器而透過該NFC控制器與該安全元件通訊的一處理器。
  11. 如請求項7之銷售點終端機，其中該NFC控制器及該安全元件係密封於一封裝之中。
  12. 如請求項11之銷售點終端機，其中該封裝密封該等第一與第二陣列內部接點。
  13. 一種行動裝置，其包含：一近場通訊(NFC)控制器；一NFC天線，其耦接至該NFC控制器；一安全元件，其耦接至該NFC控制器的一底面並且被該NFC控制器的外部電性接點所圍繞；以及一處理器，其耦接至該NFC控制器而透過該NFC控制器與該安全元件通訊。
  14. 如請求項13之行動裝置，其中該NFC控制器的該等外部電性接點包含焊料連接的一巢狀配置，其圍繞該安全元件並且將該NFC控制器耦接至一印刷電路板。
  15. 如請求項13之行動裝置，其中該NFC係耦接至一印刷電路板(PCB)，且更包含：一第一熱分散器，其耦接至該NFC控制器相對於該安全元件的一側面；以及一第二熱分散器，其相對於該NFC控制器而耦接至該PCB。
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