本发明涉及集成电路设计技术领域，涉及集成电路安全设计领域，尤其涉及一种芯片电磁信息采集装置。
背景技术：
在智能卡和其他嵌入式安全芯片工作过程中，芯片表面会产生电磁场，且电磁场的强弱与芯片正在处理的数据具有相关性。因此，芯片表面的电磁信息将会泄露芯片正在处理的数据的信息。电磁分析方法（英文名称：electronicmagneticanalysis，简称：ema）正是通过采集芯片表面的电磁场信息并进行统计分析从而获取芯片密钥的攻击方法，该攻击方法已成为芯片安全性的最重要威胁之一。在被攻击芯片确定的情况下，影响ema攻击效果的因素就是采集到的电磁曲线的信号幅度大小和噪声信号幅度大小，即信噪比。噪声信号的来源有两种，一种是被测芯片以外的环境噪声，另一种是被测芯片与处理敏感数据无关的电路产生的电磁噪声。因此，提高电磁采集的精度和信噪比，成为突破对芯片攻击能力瓶颈的主要方案。而且，随着芯片生产工艺的不断升级，芯片表面的电磁场越来越弱，被测芯片自己产生的噪声越来越大，导致原有的电磁采集系统的性能无法满足新的要求。
技术实现要素：
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种芯片电磁信息采集装置，采用电磁屏蔽箱和高精度电磁天线探头的结构，能够提高电磁采集的精度和信噪比。
为了达到上述技术目的，本发明所采用的技术方案是：
一种芯片电磁信息采集装置，所述芯片电磁信息采集装置包括电磁屏蔽箱、转接板、通信控制器、示波器和计算机，其中，电磁屏蔽箱包括信号处理单元、电磁天线探头、三轴定位平台和被测芯片，电磁天线探头由电磁天线、pcb板和信号线组成，电磁天线放置在pcb板的顶端，绘制在pcb板上的信号线与电磁天线连接；
电磁天线包括n层金属层和天线线圈，金属层分为天线金属层和空白金属层，天线金属层绘制天线线圈，天线线圈近似圆型，空白金属层留为空白，每层天线金属层仅绘制一条天线线圈，n层金属层绘制l条天线线圈，其中，n≥4，1≤l≤n-1；
电磁天线探头、信号处理单元、三轴定位平台和被测芯片放置在电磁屏蔽箱之内，电磁天线探头连接信号处理单元，信号处理单元、三轴定位平台和被测芯片均连接电磁屏蔽箱，电磁天线探头被放置在三轴定位平台上；
通信控制器连接转接板、示波器和计算机，转接板与电磁屏蔽箱连接，通信控制器放置在电磁屏蔽箱之外，通过转接板与放置在电磁屏蔽箱之内的被测芯片进行通信；
所述芯片电磁信息采集装置测试时，电磁天线探头紧贴被测芯片表面寻找采集位置，然后固定在该采集位置进行电磁信号信息采集，电磁天线探头对所采集的电磁信号信息进行初级放大处理，然后发送到信号处理单元，信号处理单元将接收的电磁信号信息进行第二级放大和滤波处理，同时，信号处理单元将采集到的电磁信号信息输出给示波器记录电磁波形。
本发明由于采用了上述电磁屏蔽箱和高精度电磁天线探头的结构，所获得的有益效果是，第一，使用电磁屏蔽箱，最大程度上使得整个采集环境不受环境电磁噪声的干扰；第二，设计高精度的电磁天线探头，电磁天线探头由电磁天线和pcb板组成，电磁天线放置在pcb板的顶端，该电磁天线探头缩小了天线线圈与芯片的间距，减少通信信号的损失。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1是本发明具体实施的芯片电磁信息采集装置结构图。
图2是本发明具体实施的电磁天线探头结构示意图。
图3是本发明具体实施的电磁天线截面示意图。
图4是本发明具体实施的电磁天线正面剖示图。
具体实施方式
参看图1，为本发明具体实施的芯片电磁信息采集装置结构图。该芯片电磁信息采集装置包括电磁屏蔽箱100、转接板200、通信控制器300、示波器400和计算机500，其中，电磁屏蔽箱100包括电磁天线探头110、信号处理单元120、三轴定位平台130和被测芯片140，电磁天线探头110包括电磁天线110a、pcb板110b和信号线110c，电磁天线110a放置在pcb板110b的顶端，绘制在pcb板110b上的信号线110c与电磁天线110a连接。
电磁天线110a包括n层金属层1100和天线线圈1110，金属层1100分为天线金属层1100a和空白金属层1100b，天线金属层1100a绘制天线线圈1110，天线线圈1110近似圆型，空白金属层1100b留为空白，天线金属层1100a通过过孔1120相连，每层天线金属层1100a仅绘制一条天线线圈1110，n层金属层1100绘制l条天线线圈1110，其中，n≥4，1≤l≤n-1。
电磁天线探头110、信号处理单元120、三轴定位平台130和被测芯片140放置在电磁屏蔽箱100之内，电磁天线探头110连接信号处理单元120，信号处理单元120、三轴定位平台130和被测芯片140均连接电磁屏蔽箱100，电磁天线探头110被放置在三轴定位平台130上。
通信控制器300连接转接板200、示波器400和计算机500，转接板200与示波器400分别连接电磁屏蔽箱100，通信控制器300放置在电磁屏蔽箱100之外，通过转接板200与放置在电磁屏蔽箱100之内的被测芯片140进行通信。
所述芯片电磁信息采集装置测试时，电磁天线探头110紧贴被测芯片140表面寻找采集位置，然后固定采集位置进行电磁信号信息采集，电磁天线探头110对所采集的电磁信号信息进行初级放大处理，然后发送到信号处理单元120，信号处理单元120将接收的电磁信号信息进行第二级放大和滤波处理，同时，信号处理单元120将采集到的电磁信号信息输出给示波器400记录电磁波形。
参看图2所示，为本发明具体实施的电磁天线探头结构示意图。该电磁天线探头110包括电磁天线110a、pcb板110b和信号线110c，电磁天线110a放置在pcb板110b的顶端，绘制在pcb板110b上的信号线110c与电磁天线110a连接；
参看图3所示，为本发明具体实施的电磁天线截面示意图。该具体实施例中，电磁天线的金属层1100共有6层金属层，分别为m1、m2、m3、m4、m5至m6表示。假设电磁天线使用m5和m6两层金属层来绘制天线线圈1110，则m1、m2、m3和m4层则为空白金属层1100b，空白金属层1100b留为空白。
参看图4所示，本发明具体实施的电磁天线正面剖示图。其中，天线金属层1100a绘制天线线圈1110，天线线圈1110近似圆型，空白金属层1100b留为空白，天线金属层1100a通过过孔1120相连。
在本发明的电磁采集系统中，更为重要的是电磁天线探头的设计。为适应更小特征尺寸的芯片生产工艺，采集电磁信号的天线需要十分微小，以保持较好的信号选择效果。因此，本发明使用基于soc芯片的电磁采集天线设计。
本发明并不限于上文讨论的实施方式，以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围；以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。
1.一种芯片电磁信息采集装置，其特征在于，所述芯片电磁信息采集装置包括电磁屏蔽箱、转接板、通信控制器、示波器和计算机，其中，电磁屏蔽箱包括信号处理单元、电磁天线探头、三轴定位平台和被测芯片，电磁天线探头包括电磁天线、pcb板和信号线，电磁天线放置在pcb板的顶端，绘制在pcb板上的信号线与电磁天线连接；
电磁天线包括n层金属层和天线线圈，金属层分为天线金属层和空白金属层，天线金属层绘制天线线圈，天线线圈近似圆型，空白金属层留为空白，每层天线金属层仅绘制一条天线线圈，n层金属层绘制l条天线线圈，其中，n≥4，1≤l≤n-1；
电磁天线探头、信号处理单元、三轴定位平台和被测芯片放置在电磁屏蔽箱之内，电磁天线探头连接信号处理单元，信号处理单元、三轴定位平台和被测芯片均连接电磁屏蔽箱，电磁天线探头被放置在三轴定位平台上；
通信控制器连接转接板、示波器和计算机，转接板与示波器分别连接电磁屏蔽箱，通信控制器放置在电磁屏蔽箱之外，通过转接板与放置在电磁屏蔽箱之内的被测芯片进行通信；
所述芯片电磁信息采集装置测试时，电磁天线探头紧贴被测芯片表面寻找采集位置，然后固定采集位置进行电磁信号信息采集，电磁天线探头对所采集的电磁信号信息进行初级放大处理，然后发送到信号处理单元，信号处理单元将接收的电磁信号信息进行第二级放大和滤波处理，同时，信号处理单元将采集到的电磁信号信息输出给示波器记录电磁波形。
技术总结