本發(fā)明涉及用于求取時段的時間測量器和方法。

背景技術(shù)：

用于時間測量的不帶有能量供應(yīng)部的公知的技術(shù)基于物理的過程，該過程具有很長的時間常數(shù)。在“tardis：在sram中的剩磁衰減和時間用于實現(xiàn)沒有時鐘的嵌入式設(shè)備上的安全協(xié)議”（rahmatietal.（2012））中說明了一種無電流的時間測量器。sram（靜態(tài)隨機存取存儲器）由多個sram單元構(gòu)成。sram單元是帶有1比特存儲容量的存儲器，該存儲容量能夠具有值：一或零。

所述存儲經(jīng)過充電量來進(jìn)行，該充電量存儲在在兩個彼此相繼的逆變器結(jié)構(gòu)單元之間的電容上。在沒有能量供應(yīng)部時，該電容緩慢地經(jīng)過隧道機制進(jìn)行放電。為了時間測量，開始將多個sram單元設(shè)置為一并且接下來停止能量供應(yīng)。在能量供應(yīng)被停止時，確定sram的數(shù)據(jù)損失。對此首先對開始時被設(shè)置到值一的sram單元進(jìn)行計數(shù)，并且該sram單元在能量供應(yīng)部再次接通時具有值零。借助開始時被設(shè)置為一的sram單元的數(shù)量與在能量供應(yīng)部再次接通時所計數(shù)的帶有值零的sram單元的比例，能夠求取這樣的時段，所述能量供應(yīng)部在該時段期間被斷開。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于按照本發(fā)明的所屬類型的用于求取時段的時間測量器和方法。

發(fā)明優(yōu)勢

帶有本發(fā)明的特征的本發(fā)明具有的優(yōu)點在于，根據(jù)本發(fā)明的時間測量器適用于不帶有能量供應(yīng)部的運行方式，因為也記錄了這樣的時段，在該時段中，所述能量供應(yīng)部被關(guān)斷。

這利用時間測量器實現(xiàn)，其包括：裝置，該裝置在時間上改變其狀態(tài)；以及評估單元，在該評估單元中存放有參考狀態(tài)，其中，所述裝置包括結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的電阻在時間上改變并且所述評估單元被設(shè)置用于：通過比較代表所述結(jié)構(gòu)的電阻的值（例如電壓或電流）與所述參考狀態(tài)來求取時段。

在一個有利的設(shè)計方案中，根據(jù)本發(fā)明的時間測量器具有長度，并且沿著該長度布置有至少一個與所述評估單元相連的第一取用部。由此能夠?qū)崿F(xiàn)離散的時間測量。一個優(yōu)點是，由此能夠設(shè)定所述時間測量的時間步，并且所述離散的時間測量能夠比連續(xù)的時間測量更簡單地在所述評估單元中實施。

在一個有利的實施方式中，所述結(jié)構(gòu)曲折形地構(gòu)造，從而所述結(jié)構(gòu)節(jié)約位置地能夠布置在載體上，例如芯片上。

尤其，所述結(jié)構(gòu)由退化的材料構(gòu)造。通過所述結(jié)構(gòu)的退化來改變所述結(jié)構(gòu)的電阻，該電阻是對時段的量度。因為所述結(jié)構(gòu)的退化也在不帶有能量供應(yīng)部的情況中進(jìn)行，則根據(jù)本發(fā)明的時間測量器也記錄這樣的時段，在該時段中關(guān)斷了所述能量供應(yīng)部。一個優(yōu)點是，通過中斷所述能量供應(yīng)部，繼續(xù)所述時間測量，從而提高了系統(tǒng)的安全性，該系統(tǒng)需要最大程度地不依賴于所述能量供應(yīng)部的、穩(wěn)定的時間測量。

在一個實施方式中，進(jìn)行所述退化和與之相連的所述結(jié)構(gòu)的基于化學(xué)過程進(jìn)行的電阻的改變。有利地，所述化學(xué)過程在其開始之后獨立地繼續(xù)，從而對于所述結(jié)構(gòu)的退化不需要額外的輔助件、例如能量供應(yīng)部。

尤其，所述化學(xué)過程能夠指的是氧化反應(yīng)。依賴于材料（所述結(jié)構(gòu)由該材料制成）已經(jīng)進(jìn)行了氧化反應(yīng)，當(dāng)所述結(jié)構(gòu)暴露給環(huán)境空氣時，從而有利地對于所述化學(xué)過程不必提供額外的反應(yīng)物。

在一個有利的實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的時間測量器的所述裝置包括第二結(jié)構(gòu)，該第二結(jié)構(gòu)的電阻在時間上改變，其中，所述第二結(jié)構(gòu)具有第二溫度系數(shù)，該溫度系數(shù)偏離于所述結(jié)構(gòu)的第一溫度系數(shù)，該評估單元構(gòu)造用于求取所述結(jié)構(gòu)的電阻和所述第二結(jié)構(gòu)的第二電阻，并且所述評估單元構(gòu)造用于在考慮所述第一溫度系數(shù)和第二溫度系數(shù)的情況下求取所述時段。所述結(jié)構(gòu)的退化以及因此所述電阻的在時間上的改變依賴于所述結(jié)構(gòu)的退化所造成的過程的反應(yīng)速度。第一溫度系數(shù)是該反應(yīng)速度的溫度系數(shù)。該溫度系數(shù)是對此的量度：所述結(jié)構(gòu)的退化進(jìn)行地有多么快。第二溫度系數(shù)是偏離于第一溫度系數(shù)的反應(yīng)速度的溫度系數(shù)，該溫度系數(shù)是對此的量度：第二結(jié)構(gòu)的退化進(jìn)行地有多么快。所述反應(yīng)速度說明：單位時間有多少微粒在化學(xué)反應(yīng)中得到轉(zhuǎn)化。一般地，所述反應(yīng)速度依賴于溫度。此相關(guān)性通過反應(yīng)速度的溫度系數(shù)來說明。反應(yīng)速度的溫度系數(shù)決定性地影響化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程。因此，所述結(jié)構(gòu)的退化和由此電阻的在時間上的改變依賴于溫度，從而經(jīng)改變的溫度導(dǎo)致在時間測量中的誤差。在該實施方式中，所述裝置包括帶有第二溫度系數(shù)的第二結(jié)構(gòu)。兩個結(jié)構(gòu)的考慮有利地實現(xiàn)了：不依賴于溫度來測量所述時段，也即進(jìn)行溫度補償。

附圖說明

本發(fā)明的實施例被展示在附圖中并且在下文的說明中被具體地闡釋。在附圖中的相同的附圖標(biāo)記指代相同的或作用相同的元件。

圖示：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的時間測量器的框圖，

圖2a是對結(jié)構(gòu)的頂視圖，該結(jié)構(gòu)的電阻在時間上改變，該結(jié)構(gòu)帶有等距地布置在所述結(jié)構(gòu)上并且與評估單元相連的第一取用部和第二取用部，

圖2b是對結(jié)構(gòu)的頂視圖，該結(jié)構(gòu)的電阻在時間上改變，該結(jié)構(gòu)帶有不同間隔地安設(shè)在所述結(jié)構(gòu)上并且與評估單元相連的第一取用部、第二取用部和另外的取用部，

圖3是對曲折形的結(jié)構(gòu)的頂視圖，該結(jié)構(gòu)的電阻在時間上改變，該結(jié)構(gòu)帶有與評估單元相連的第一取用部和第二取用部，并且圖4是帶有溫度補償?shù)母鶕?jù)本發(fā)明的包括一個結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)的時間測量器的框圖。

具體實施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的時間測量器的框圖。時段t說明了在起始時刻和末端時刻之間的經(jīng)流逝的時間。借助公知的起始時刻（該起始時刻例如以鐘表時間為形式存放在評估單元2的存儲器中）能夠從所求取的時段t來說明末端時刻，例如以鐘表時間為形式。根據(jù)本發(fā)明的時間測量器8通過裝置1（該裝置包括由退化的材料形成的結(jié)構(gòu)4，并且該裝置的狀態(tài)隨時間改變）和評估單元2形成。結(jié)構(gòu)4的在時間上改變的狀態(tài)是結(jié)構(gòu)4的電阻。參考狀態(tài)3存放在評估單元2中。代表所述結(jié)構(gòu)4的在起始時刻的電阻被存儲作為參考狀態(tài)3。結(jié)構(gòu)4的電阻的基于退化所進(jìn)行的改變是對經(jīng)流逝的時間的量度。在校準(zhǔn)測量中，在結(jié)構(gòu)4的電阻和經(jīng)流逝的時間之間的關(guān)聯(lián)被確定并且作為特性曲線存放在評估單元2中。借助結(jié)構(gòu)4的電阻和存放在參考狀態(tài)3中的電阻的差，在被存放在評估單元2中的特性曲線的輔助下得到了時段t。如果時段t在起始時刻處（該起始時刻例如能夠通過鐘表時間給定）被相加，則這樣地所求取的時刻對應(yīng)于以鐘表時間為形式的末端時刻。

整個結(jié)構(gòu)4的電阻的測量示出了：結(jié)構(gòu)4的電阻的值隨時間的流逝而連續(xù)地改變。電阻的值能夠借助在評估單元2的特性曲線相應(yīng)地被配設(shè)給時間。在此，結(jié)構(gòu)4的退化能夠均勻地在整個結(jié)構(gòu)4上進(jìn)行而且在時間上在結(jié)構(gòu)4上擴散。

圖2a示出了根據(jù)本發(fā)明的時間測量器8，其實現(xiàn)了時段t的離散的求取。結(jié)構(gòu)4具有平行于x軸的延展。

此平行于x軸的延展指代了結(jié)構(gòu)4的長度。結(jié)構(gòu)4的寬度通過平行于y軸的延展來給定。在該實施例中，結(jié)構(gòu)4的寬度小于結(jié)構(gòu)4的長度。在結(jié)構(gòu)4上布置有第一取用部5。與第一取用部5沿著所述長度間隔地布置有第二取用部6。兩個取用部與評估單元2相連。在該實施例中，在第一取用部5與沿著x方向靠近它的第一端10之間的間距、在第二取用部6和沿著x方向靠近它的結(jié)構(gòu)4第二端11之間的間距和在取用部5、6之間的間距被相同地選擇。兩個取用部5、6由此將結(jié)構(gòu)4的長度分為三個相同大小的子塊4a、4b、4c，即：第一子塊4a、第二子塊4b和第三子塊4c。

結(jié)構(gòu)4的電阻在時間上改變。該電阻能夠例如利用電壓測量或電流測量來確定。電流和電壓經(jīng)過所述電阻彼此相聯(lián)系。因此，為了確定電阻，要么將已知的電流要么將已知的電壓施加至電阻，并且測量所得到的在所述電阻上降低的電壓或所得到的流過所述電阻的電流。

根據(jù)本發(fā)明的時間測量器8的結(jié)構(gòu)4由退化的材料構(gòu)造。該結(jié)構(gòu)能夠例如由金屬、例如硅、鋰等構(gòu)造。因為氧化主要在表面處進(jìn)行，則體積與表面的比例能夠通過不同的加工步驟有利地優(yōu)化。例如，能夠通過多孔的層的制造或薄化（aufdünnung）來改善體積與表面的比例。所述退化尤其基于化學(xué)過程、例如氧化來進(jìn)行。在一個實施方式中，在結(jié)構(gòu)4的第一端10處構(gòu)造有形成中心。以該形成中心為起點，結(jié)構(gòu)4在時間上沿著長度進(jìn)行退化，例如通過化學(xué)過程造成。由此，在時間上觀察，首先第一子塊4a退化，并且之后首先第二子塊4b并且然后第三子塊4c退化。在起始時刻，一方面確定了整個結(jié)構(gòu)4的電阻（辦法是：測量在第一端10和接地端之間的電壓），另一方面測量在第一取用部5的接地端之間的電壓以及在第二取用部6和接地端之間的電壓。這些在起始時刻所測量的電壓被存儲為參考狀態(tài)3。接地端表示共同的參考電勢，相對于該參考電勢來測量所述電壓。在當(dāng)前的實施例中，結(jié)構(gòu)4的第二端11與接地端相連。為了求取時段t，在末端時刻測量在第一端10和接地端之間、在第一取用部5和接地端之間以及在第二取用部6和接地端之間的電壓。借助電壓測量和隨之間接地進(jìn)行的用于每個子塊4a、4b、4c的電阻的測量，在評估單元2中確定了用于每個子塊4a、4b、4c的狀態(tài)。子塊4a、4b、4c的兩個可能的狀態(tài)是“退化”或“未退化”。為了進(jìn)行這種劃分，確定用于電阻的閾值，該閾值調(diào)節(jié)的是：子塊4a、4b、4c的直到何種程度的部分退化被評價為“退化”。借助退化的已知的反應(yīng)速度，能夠?qū)⒀刂Y(jié)構(gòu)4的長度的退化的進(jìn)展配設(shè)給自從起始時刻所流逝的時間。如果例如僅第一子塊4a退化從而低于所述閾值，則在該時刻處在第一端10和接地端之間產(chǎn)生的電壓顯示：在相同的電流時經(jīng)改變的值。因為結(jié)構(gòu)4的電阻由于退化而改變。在第一取用部5和在第二取用部6處的電壓與在起始時刻在取用部5、6處所測量的電壓一致，當(dāng)所壓入的電流不被改變時。因為子塊4b、4c的電阻尚未由于結(jié)構(gòu)4的在時間上的退化而改變。借助閾值確定的是，第一子塊4a具有狀態(tài)“退化”，并且其它的子塊4b、4c還在狀態(tài)“未退化”中。在該實施例中，在評估單元2中存放有特性曲線。該特性曲線說明了在經(jīng)退化的子塊4a、4b、4c的數(shù)量和經(jīng)流逝的時間之間的配設(shè)。通過子塊4a、4b、4c的數(shù)量以及通過轉(zhuǎn)換器的解析度，得到了時間劃分的能夠達(dá)到的解析度。在裝置中（該裝置對于完全的退化需要10年）允許在帶有16比特的解析度的測量設(shè)備中的在1.3小時范圍中的解析度。通過在同時保有所述轉(zhuǎn)換器解析度的情況中使用256子塊，能夠?qū)⒋颂岣咧链蠹s18秒。借助所選擇的取用部5、6的數(shù)量、結(jié)構(gòu)4的尺寸以及取用部5、6的間距，能夠設(shè)定離散的時間測量的精度。所述離散的時間測量的時間步（zeitschrift）通過子塊4a、4b、4c之一所需的時間給定，以便具有狀態(tài)“退化”。時間測量的不準(zhǔn)確性一方面通過所述時間給定，在該時間期間，給子塊4a、4b、4c配設(shè)狀態(tài)“未退化”，在該子塊達(dá)到閾值之前；另一方面，該不準(zhǔn)確性依賴于這樣的時間，子塊4a、4b、4c從達(dá)到閾值并且由此達(dá)到狀態(tài)“退化”直到完全的退化需要該時間。

圖2b示出了根據(jù)本發(fā)明的從圖2a中已知的時間測量器8。只不過第一取用部5、第二取用部6和另外的取用部7在結(jié)構(gòu)4上的定位和取用部的數(shù)量偏離于在圖2a中的那些。在該實施例中，總共地將五個取用部5、6、7布置在所述結(jié)構(gòu)上，其中，其中的三個形成了另外的取用部7。取用部5、6、7在該實施例中非等距地布置。在接近至第二端11時，所述另外的取用部7越來越密地布置在彼此處。只要所述退化線性地隨時間進(jìn)行，則由此在較長的時間的范圍中實現(xiàn)了比在短的時間中的更小的時間步。如果所述退化不是線性地隨時間沿著結(jié)構(gòu)4進(jìn)行，則由此實現(xiàn)了相同大小的時間步。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的時間測量器8，其中在這里，結(jié)構(gòu)4曲折形地構(gòu)造并且由此能夠節(jié)約位置地布置。

在該曲折形的結(jié)構(gòu)上布置有正如在圖2a和2b中所說明的那樣用于離散的時間測量的第一取用部5和第二取用部6。

在該情況中，第一取用部布置在第一端10后的第一彎曲部中。結(jié)構(gòu)4具有一個另外的彎曲部。在所述后續(xù)的彎曲部處布置有第二取用部6。作為備選方案，連續(xù)的時間測量也是可行的，正如該時間測量結(jié)合圖1所說明的那樣。在該情況中，能夠省去第一取用部5、第二取用部6和另外的取用部7的安裝。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的時間測量器8，該時間測量器包括結(jié)構(gòu)4和第二結(jié)構(gòu)9，其電阻在時間上改變。第二結(jié)構(gòu)9的在時間上改變的電阻在下文中稱為第二電阻。第二結(jié)構(gòu)9由退化的材料構(gòu)造，尤其該第二結(jié)構(gòu)在一個實施方式中類似于結(jié)構(gòu)4地在圖2a、圖2b或圖3的圖解中實施。第二結(jié)構(gòu)9具有不同于結(jié)構(gòu)4的第一溫度系數(shù)的第二溫度系數(shù)。一般，反應(yīng)速度（結(jié)構(gòu)4、9的在時間上的退化隨著該反應(yīng)速度進(jìn)行）依賴于溫度。該相關(guān)性通過相應(yīng)的溫度系數(shù)或通過激活能量ea來說明。退化度的速度比例于。經(jīng)溫度補償?shù)臅r段t能夠然后從第二結(jié)構(gòu)的退化中例如通過以下方式來計算，即兩個結(jié)構(gòu)的退化度的差除以這兩個結(jié)構(gòu)的退化度的比。為了提高測量準(zhǔn)確性，能夠為了溫度補償來添加帶有相應(yīng)不同的溫度系數(shù)的另外的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的時間測量器8能夠使用在安全技術(shù)的范圍中。此外，根據(jù)本發(fā)明的時間測量器8另外適合被布置在芯片上并且例如作為被信賴的平臺模塊（tpm）集成到計算機或類似的器件中。結(jié)構(gòu)4、9的退化不可逆并且由此允許例如在tpm模塊中的加密證書的失效日期的保險的檢查。