eFuse

 

eFuse的诞生源于几年前IBM工程师的一个发现:与更旧的激光熔断技术相比,电子迁移(EM)特性可以用来生成小得多的熔丝结构。EM熔丝可以在芯片上编程,不论是在晶圆探测阶段还是在封装中。采用I/O电路的片上电压(通常为2.5V),一个持续200微秒的10毫安直流脉冲就足以编程单根熔丝。

概念

  不同于大多数FPGA使用的SRAM阵列,eFuse一次只有一根熔丝能够被编程,这是该方法的配置能力存在限制范围的原因。但当与日益成熟的内置自测试(BIST)引擎组合使用时,这些熔丝就变成了强大的工具,能减少测试和自修复的成本,而这正是复杂芯片设计所面临的重大挑战。
  eFuse[1]就好像在硅片上建立了无数个交通岗哨,控制信号的传输或停止,据悉这将把芯片中的电路运行效率提高上千倍。这种功能将会为电子领域带来一种“大规模市场效应。”FPGA提供商加州Xilinx公司CTO里奥.波尔森先生表示:“比如您购买了一个新的控制器,最开始的时候控制器的功能是空的,不过在把它带回家后,它重新识别了您家中的所有系统,电视、音响、DVD、并且自动对自身进行改造,来控制这些电器。

应用

  POWER5和POWER6的高端RISC处理器
  IBM公司的System z9 和z10大型主机处理器
  Cell用于PlayStation 3游戏机de的微处理器
  Xenon用在Xbox 360游戏主机的CPU
  德州仪器基于手机和其他设备的OMAP3处理器
  摩托罗拉的Droid X
03-15
### eFuse 在 IT 领域中的作用与实现方式 #### 1. eFuse 的基本概念 eFuse 是一种基于一次性可编程 (OTP) 技术的非易失性存储器 (NVM),广泛应用于嵌入式系统中用于数据的安全存储和配置管理。它通过模拟熔丝的工作机制,在硬件层面提供了一种不可逆的数据写入能力[^3]。 #### 2. eFuse 的工作模式 eFuse 模块支持三种主要的操作模式,分别是编程模式、读取模式以及非活动模式。这些模式的选择依赖于编程使能信号 (PGMEN) 和读取使能信号 (RDEN) 的逻辑状态组合: - **编程模式(Program Mode)**: 此模式下,特定位置的熔丝被永久烧断以记录数据。该过程通常是不可逆的,因此需要严格控制以防止误操作。在此模式下,地址输入允许有效,但一旦启动则不得更改直至完成。 - **读取模式(Read Mode)**: 用户可以通过此模式访问已编程的数据位。此时 RDEN 被激活而 PGMEN 处于低电平状态,确保不会触发任何写入动作。 - **非活动模式(Inactive Mode)**: 当既无读也无写的请求时进入此默认状态。所有控制线均保持在安全级别上以防意外触碰其他两种敏感功能之一。 #### 3. 实现细节及注意事项 为了保障可靠性和安全性,在实际应用过程中需遵循若干重要准则: - 编程使能(PGMEN)与读取使能(RDEN)不应同时置高以免引发冲突; - 地址启用(AEN)仅限于处于合法操作期间方可设为高电平之外其余时间都应维持低位; - 不得尝试跨越不同阶段之间直接跳转比如从READ立即转入PROGRAM之亦然因为这可能导致不确定行为甚至损坏设备结构本身; #### 4. 应用场景 由于其独特属性——即单次写多频度查特性加上物理级防篡改优势使得EFUSE非常适合用来保存那些一经设定便不宜再轻易变动的关键参数诸如加密密钥序列号或者版权保护标志等等尤其对于注重信息安全性的现代计算环境而言更是不可或缺的一部分[^1][^3]。 ```python # 示例代码展示如何简单模拟 EFUSE 控制逻辑 class EfuseController: def __init__(self): self._pgmen = False self._rden = False self._aen = False @property def pgmen(self): return self._pgmen @pgmen.setter def pgmen(self,value): if value and self.rden: raise ValueError("Cannot set both PGMEN and RDEN high.") self._pgmen=value @property def rden(self):return self._rden @rden.setter def rden(self,value): if value and self.pgmen :raise ValueError("Cannot set both PGMEN and RDEN high.") self._rden=value controller=EfuseController() try: controller.pgmen=True except Exception as ex: print(f"Error:{ex}") finally: pass ```
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