DE19539355A1 - Verfahren zur Echtheitsprüfung eines Datenträgers - Google Patents

Verfahren zur Echtheitsprüfung eines Datenträgers

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DE19539355A1 DE19539355A DE19539355A DE19539355A1 DE 19539355 A1 DE19539355 A1 DE 19539355A1 DE 19539355 A DE19539355 A DE 19539355A DE 19539355 A DE19539355 A DE 19539355A DE 19539355 A1 DE19539355 A1 DE 19539355A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Echtheit eines Datenträgers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Verfahren dieser Art ist z. B. aus der EP 0 313 967 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird bei der Chipher­ stellung gezielt Einfluß auf die physikalische Struktur des integrierten Schaltkreises genommen und somit der integrierte Schaltkreis mit bestimmten Merkmalen verse­ hen, die als den Schaltkreis kennzeichnende physika­ lische Eigenschaften auswertbar sind. In diesem Zusam­ menhang wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, den integrierten Schaltkreis mit einer metallischen Be­ schichtung mit einer wirren Flächenstruktur zu versehen, die über eine Widerstandsmessung an mehreren Orten ab­ tastbar ist, wobei das dabei erhaltene Widerstandsprofil in Form von Kenndaten zur Echtheitsbestimmung des Daten­ trägers abgespeichert wird. Die Erfassung einer solchen wirren Flächenstruktur ist jedoch meßtechnisch aufwendig und schwierig.
Aus der WO 94/15318 ist ebenfalls ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird zur Prüfung der Echtheit eines Datenträgers die physikalische Eigenschaft aus einem irreversibel einstellbaren elektrischen Zustand einer auf dem integrierten Schaltkreis separat vorhandenen Schaltung bestimmt. Die elektrische Eigenschaft der Schaltung wird zur Erstellung eines Kenndatenwertes für den Datenträger verwendet und zur Echtheitsbestimmung ausgewertet. Obwohl der für den integrierten Schaltkreis kennzeichnende irreversibel eingestellte elektrische Zustand meßtechnisch einfach erfaßbar ist, so erfordert dieses Prüfverfahren jedoch einen zusätzlichen Schal­ tungsaufwand, um die Echtheit des Datenträgers prüfen zu können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfah­ ren zur Echtheitsprüfung eines Datenträgers vorzuschla­ gen, das eine zuverlässige Echtheitsprüfung mit geringem technischen Aufwand ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, in einem separaten Bereich des integrierten Schaltkreises des Da­ tenträgers ein lumineszierendes Halbleitermaterial vor­ zusehen, das durch eine elektromagnetische Strahlung angeregt wird, wobei die von dem Halbleitermaterial emittierte elektromagnetische Strahlung gemessen und zur Echtheitsbestimmung des Datenträgers ausgewertet wird.
Vorzugsweise wird die als Anregung benötigte elektroma­ gnetische Strahlung extern zugeführt, z. B. mittels ei­ nes Lasers, wobei die vom Halbleitermaterial emittierte Strahlung optisch gemessen wird. Gemäß einer Weiterbil­ dung kann die gemessene elektromagnetische Strahlung in einen für den integrierten Schaltkreis kennzeichnenden binären Kenndatenwert umgewandelt werden, der in einem Speicher des integrierten Schaltkreises gespeichert wer­ den kann. Korreliert der von der gemessenen elektroma­ gnetischen Strahlung abgeleitete binäre Kenndatenwert mit dem aus dem Speicher des Datenträgers gelesenen Kenndatenwert, so wird der integrierte Schaltkreis und somit der Datenträger als echt erkannt.
Durch die Vorsehung eines von den Speicher- und Logik­ elementen des integrierten Schaltkreises entkoppelten lumineszierenden Halbleitermaterials, das monolithisch in den integrierten Schaltkreis integriert ist, wird eine mögliche Simulation oder Manipulation von Datenträ­ gern mit einem solchen integrierten Schaltkreis um ein Vielfaches erschwert, da das Einbringen eines solchen Halbleitermaterials, ein hohes Maß an Wissen und techni­ scher Fertigkeit auf dem Bereich der Halbleitertechnolo­ gie erfordert. Da beim erfindungsgemäßen Verfahren die Messung nichtberührend, vorzugsweise optisch, erfolgt, kann die Echtheitsprüfung unabhängig von dem in einem Übertragungsprotokoll definierten Datenaustausch erfol­ gen.
Vorzugsweise wird als Halbleitermaterial poröses Sili­ zium verwendet, das unter normalen Bedingungen, z. B. bei Raumtemperatur, luminesziert. Bezüglich der physika­ lischen Eigenschaften von porösem Silizium wird auf den Inhalt der Literaturstelle "Porous Silicon; A silicon structure with new optical properties", F. Buda und J. Kohanoff, erschienen in Prog. Quant Electr. 1994, Vol. 18, Seiten 201-227, verwiesen. In dieser Literatur­ stelle sind die der Lumineszenz von porösem Silizium zugrundeliegenden Gesetzmäßigkeiten eingehend beschrie­ ben. Selbstverständlich können auch andere lumineszie­ rende Halbleitermaterialien verwendet werden (z. B. do­ tiertes Mangansulfid), die die Eigenschaft besitzen, bei entsprechender Anregung eine elektromagnetische Strah­ lung zu emittieren, die meßtechnisch erfaßbar ist.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen sind der Beschrei­ bung der Erfindung anhand der Figuren und den Ansprüchen entnehmbar.
Die Figuren zeigen:
Fig. 1 einen Datenträger mit integriertem Schaltkreis in der Aufsicht,
Fig. 2 den Datenträger in einer Schnittdar­ stellung,
Fig. 3a und 3b jeweils einen Ausschnitt des Be­ reichs mit dem Halbleitermaterial,
Fig. 4 einen Datenträger in Verbindung mit einem Gerät zur Echtheitsprüfung.
Fig. 1 zeigt in der Aufsicht einen Datenträger 1, wie er z. B. im bargeldlosen Zahlungsverkehr als Buchungskarte oder als Speicherkarte, wie z. B. als Telefonkarte, Anwendung findet. Der Datenträger 1 weist ein elektroni­ sches Modul 2 auf, das über die Kommunikationselemente, z. B. in Form von Kontaktflächen 4, mit einem nicht dar­ gestellten externen Peripheriegerät elektrisch verbunden werden kann. Selbstverständlich können die Kommuni­ kationselemente 4 auch, wie bereits bekannt, in Form einer Spule ausgeführt sein, wobei dann der Datenaus­ tausch zwischen dem Datenträger und dem Gerät nicht­ berührend, d. h. induktiv, erfolgen kann. Vorzugsweise ist im zentralen Bereich des Moduls 2 ein Fenster 3 vor­ gesehen, das sich oberhalb des hier der Übersichtlich­ keit wegen nicht dargestellten integrierten Schaltkrei­ ses befindet.
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer Schnittdarstellung des Datenträgers gemäß Fig. 1. Wie ersichtlich, umfaßt das elektronische Modul 2 den inte­ grierten Schaltkreis 5, der über die elektrischen Leiter 7 mit den Kommunikationselementen 4 elektrisch leitend verbunden ist. Auf der den Kommunikationselementen zugewandten Seite des integrierten Schaltkreises 5 ist ein separater Bereich vorgesehen, der ein Halbleiterma­ terial 6, z. B. poröses Silizium, aufweist. Das Halblei­ termaterial 6 befindet sich unterhalb des Fensters 3, das mit einer transparenten Gußmasse 8 gefüllt sein kann. Wie hier dargestellt, können auch die Verbindungs­ leiter 7 sowie auch der integrierte Schaltkreis 5 von der Gußmasse 8 umhüllt sein. Diese Umhüllung gewährlei­ stet einen guten Schutz des integrierten Schaltkreises samt der elektrischen Verbindungen bei Gebrauch des Da­ tenträgers.
Die Fig. 3a und 3b zeigen jeweils schematisiert und ver­ größert einen Ausschnitt des Bereichs mit dem Halblei­ termaterial 6. Der Bereich mit dem Halbleitermaterial 6 umfaßt mehrere emittierende Zonen 12, die, wie in Fig. 3a dargestellt, regelmäßig oder, wie in Fig. 3b darge­ stellt, zufällig im Halbleitermaterial verteilt sein können. Diese können z. B. 2 µm breit sein und eine Länge von 2 bis 10 µm besitzen. Das Halbleitermaterial ist vorzugsweise poröses Silizium, wobei die Größe und die räumliche Anordnung der emittierenden Zonen durch den Herstellungsprozeß bestimmt ist. Die Herstellung von porösem Silizium ist jedoch an sich bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung und wird daher hier nicht näher beschrieben.
Fig. 4 zeigt in einem vereinfachten Blockschaltbild ein Gerät 20 zur Echtheitsprüfung eines Datenträgers mit dem erfindungsgemäßen elektronischen Modul 2. Der Übersicht­ lichkeit halber ist hier nur das Modul dargestellt. Das elektronische Modul 2 umfaßt im wesentlichen den inte­ grierten Schaltkreis 5 mit dem separaten Bereich, der das Halbleitermaterial, z. B. poröses Silizium 6, auf­ weist, das von den Speicher- und Logikelementen 9 und 10 entkoppelt ist. Das elektronische Modul 2 umfaßt des weiteren die Kommunikationselemente 4, über die der Da­ tenaustausch zwischen dem integrierten Schaltkreis 5 und dem Gerät 20 erfolgt. In diesem Ausführungsbeispiel er­ folgt der Datenaustausch über die Schnittstelle 25 be­ rührend, jedoch ist es auch möglich, diesen berührungs­ los mittels wenigstens einer Spule durchzuführen.
Das Gerät 20 umfaßt eine Schreib-/Leseeinrichtung 24, die über die Kommunikationselemente 4 zumindest auf Teilbereiche des Speichers 9 des integrierten Schalt­ kreises zum Lesen und/oder Schreiben von Daten Zugriff hat. Der Zugriff wird hierbei von der Logikeinrichtung 10 des integrierten Schaltkreises entsprechend gesteu­ ert. Zusätzlich zu diesen an sich bekannten Einrichtun­ gen weist das Gerät eine Einrichtung 21 auf, mittels der der Bereich mit dem Halbleitermaterial 6 durch Bestrah­ lung mit einer elektromagnetischen Strahlung zur Lumi­ neszenz angeregt werden kann. Die Einrichtung 21 kann z. B. ein Laser sein, der in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 650 nm, vorzugsweise mit ca. 488 nm, das po­ röse Silizium 6 zur Lumineszenz anregt. Die dadurch emittierte elektromagnetische Strahlung wird durch das transparente Fenster 3 hindurch von einer Einrichtung 22 erfaßt. Die Meßeinrichtung 22 kann beispielsweise ein Fotodetektor sein, der aus einer Zeile bzw. Matrix von Fotodioden besteht. Die Abmessungen des Detektors 22 sind hierbei so gewählt, daß sie auf die Abmessungen des Bereichs mit dem Halbleitermaterial 6 und des Fensters 3 abgestimmt sind.
Die Echtheitsbestimmung des Datenträgers kann beispiels­ weise anhand des Spektrums der vom Halbleitermaterial emittierten elektromagnetischen Strahlung bei einer be­ stimmten Wellenlänge, z. B. bei ca. 600 nm, erfolgen. Zur Echtheitsprüfung kann jedoch auch eine bestimmte räumliche Anordnung der emittierenden Zonen 12 im Halb­ leitermaterial 6 ausgewertet werden, wobei die Zonen selbstverständlich auf dem Fotodetektor 22 entsprechend optisch abzubilden sind, damit eine den Datenträger kennzeichnende räumliche Anordnung der emittierenden Zonen erhalten werden kann. Das gemessene Emissionsspek­ trum oder auch die räumliche Verteilung der emittieren­ den Zonen im Halbleitermaterial können hierbei z. B. ein Klassenmerkmal oder ein individuelles Merkmal für den Schaltkreis darstellen.
Zur Echtheitsprüfung kann jedoch auch ein binärer Kenn­ datenwert verwendet werden. Der binäre Kenndatenwert kann sich hierbei aus der spektralen Verteilung der vom Halbleitermaterial emittierten elektromagnetischen Strahlung einerseits, als auch aus der räumlichen Anord­ nung der emittierenden Zonen im Halbleitermaterial erge­ ben. Bei letzterem kann jedem Bit des binären Kenndaten­ wertes hierbei eine bestimmte emittierende Zone des Halbleitermaterials zugeordnet werden. Eine Einrichtung 23 wandelt hierbei die gemessene, vom Halbleitermaterial emittierte Strahlung in einen binären Kenndatenwert um, der z. B. mit weiteren im Speicher des Datenträgers ent­ haltenen Daten verknüpft werden kann. Der Kenndatenwert kann z. B., nachdem der integrierte Schaltkreis getestet und für gut befunden wurde, in einen gegen Veränderung geschützten Bereich des Speichers 9 geschrieben werden. Zur Prüfung der Echtheit des Datenträgers wird selbst­ verständlich die gleiche Anregung wie bei der Erstellung des abgespeicherten Kenndatenwertes gewählt, wobei die durch die Anregung bewirkte, von dem Halbleitermaterial emittierte elektromagnetische Strahlung in der Einrich­ tung 22 gemessen und in der Einrichtung 23 in den binä­ ren Kenndatenwert umgewandelt wird, der mit dem aus dem Speicher 9 von der Lese-/Schreibeinrichtung 24, gelese­ nen Kenndatenwert verglichen wird. Bei positivem Ver­ gleichsergebnis wird der Datenträger als echt erkannt.

Claims (15)

1. Verfahren zur Echtheitsprüfung eines Datenträgers, der wenigstens ein elektronisches Modul aufweist, das einen integrierten Schaltkreis mit Speicher- und Logik­ elementen sowie Elemente zur Kommunikation mit einem externen Gerät aufweist, welches eine durch den inte­ grierten Schaltkreis bestimmte und den Schaltkreis kenn­ zeichnende physikalische Eigenschaft auswertet, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Schaltkreis ein lu­ mineszierendes Halbleitermaterial aufweist, das durch eine elektromagnetische Strahlung angeregt wird, und die vom Halbleitermaterial emittierte elektromagnetische Strahlung gemessen und zur Echtheitsbestimmung des Da­ tenträgers ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung des Halbleitermaterials durch eine von außerhalb des Datenträgers zugeführte elektromagnetische Strahlung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung eine Wellenlänge von ca. 488 nm aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Emissionsspektrum, insbesondere bei einer Wel­ lenlänge von ca. 600 nm zur Echtheitsbestimmung des Da­ tenträgers ausgewertet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Halbleitermaterial emittierte elektromagne­ tische Strahlung in einen binären Kenndatenwert umgewan­ delt wird, der im Speicher des integrierten Schaltkrei­ ses gespeichert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der binäre Kenndatenwert aus der spektralen Vertei­ lung der elektromagnetischen Strahlung und/oder der räumlichen Anordnung der emittierenden Zonen im Halblei­ termaterial abgeleitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der von der gemessenen elektromagnetischen Strahlung abgeleitete binäre Kenndatenwert mit dem aus dem Spei­ cher des integrierten Schaltkreises gelesenen Kenndaten­ wert verglichen wird.
8. System zur Prüfung der Echtheit eines Datenträgers, umfassend
  • - einen Datenträger (1), der wenigstens ein elektro­ nisches Modul (2) aufweist, das einen integrierten Schaltkreis (5) mit Speicher- (9) und Logikelemen­ ten (10) sowie Kommunikationselemente (4) aufweist,
  • - eine Einrichtung (24), die über die Kommunikations­ elemente (4) zumindest auf Teilbereiche der Spei­ chereinrichtung (9) zum Lesen und/oder Schreiben Zugriff hat,
  • - eine Einrichtung (22) zur Messung einer physikali­ schen Eigenschaft des integrierten Schaltkreises (5),
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der integrierte Schaltkreis (5) ein von den Spei­ cher- und Logikelementen entkoppelten, separaten Bereich mit einem lumineszierenden Halbleitermate­ rial (6) aufweist und
  • - eine Einrichtung (11, 21) zur Anregung des Halblei­ termaterials (6) sowie
  • - eine Einrichtung (22) zur Messung der von dem Halb­ leitermaterial emittierten elektromagnetischen Strahlung vorgesehen ist.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (21, 22 und 24) Bestandteil eines Ge­ rätes (20) sind.
10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (21) zur Anregung ein Laser ist und die Meßeinrichtung (22) ein Fotodetektor ist, der eine Zeile bzw. eine Matrix von Fotodioden aufweist.
11. Datenträger (1), der wenigstens ein elektronisches Modul (2) aufweist, das einen integrierten Schaltkreis (5) mit Speicher- (9) und Logikelementen (10) sowie Ele­ mente (4) zur Kommunikation mit einem externen Gerät aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Schaltkreis (5) einen von den Speicher- und Logikelemen­ ten entkoppelten, separaten Bereich mit einem lumines­ zierenden Halbleitermaterial (6) aufweist.
12. Datenträger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich des Halbleitermaterials (6) inner­ halb des Moduls (2) ein Fenster (3) vorgesehen ist.
13. Datenträger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß das Halbleitermaterial (6), der integrierte Schaltkreis (5) von einer transparenten Vergußmasse (8) umgeben sind, die auch das Fenster (3) ausfüllt.
14. Datenträger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial (6) poröses Silizium ist, dessen emittierende Zonen (12) regelmäßig oder unregelmäßig im Halbleitermaterial an­ geordnet sind.
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