機載電流敏感型固態(tài)存儲盤物理銷毀技術(shù)研究與實現(xiàn)

蔡 屹，李世銳，周明杰，張亮亮

（中國航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽電光設(shè)備研究所，河南 洛陽 471009）

0 引言

航空機載使用的固態(tài)存儲盤，存儲著飛行中的重要數(shù)據(jù)，面對紛繁復(fù)雜、瞬息萬變的戰(zhàn)場態(tài)勢，這些數(shù)據(jù)的重要性不言而喻。目前，保護(hù)數(shù)據(jù)信息的方法主要有設(shè)置密碼和數(shù)據(jù)加密。但是，即使是安全性最強的數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)，一旦被破解，數(shù)據(jù)信息便一覽無余。為保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)在任何情況下都不被敵方截獲，這些信息一旦發(fā)生泄露和被任意篡改，對國家安全和人民安全造成嚴(yán)重后果[1]。機載固態(tài)存儲盤的物理銷毀技術(shù)應(yīng)用而生。

主要針對機載環(huán)境的銷毀電源，采用限流保護(hù)、備電儲能方法，設(shè)計限流升壓電路，有效控制銷毀瞬時電流的抬升和負(fù)載電壓的回落。實現(xiàn)在電流敏感型銷毀電源條件下通過MCU控制MOS進(jìn)行SSD物理銷毀，有效穩(wěn)定銷毀電源電流并完成固態(tài)存儲盤的物理銷毀，保證銷毀電源不因負(fù)載能力有限而被固態(tài)存儲盤擊穿時的瞬時大電流拉低，同時備電儲能電路在限流保護(hù)電路后端處提供額外的銷毀能量，實現(xiàn)保護(hù)機載銷毀電源，完成固態(tài)存儲盤的物理銷毀目標(biāo)。

1 機載物理銷毀的電流敏感型特點

航空機載環(huán)境的電流敏感型銷毀電源與傳統(tǒng)的單一大電壓大電流銷毀電源有很大不同。航空機載環(huán)境銷毀電源的電流敏感型是指其電源電流較為敏感，須穩(wěn)定在要求的固定值，不能隨后端負(fù)載變化而變化。此外，機載環(huán)境的電流敏感型銷毀電源還有一個特點，其電壓不是一個固定值，而是一段區(qū)間值，電源功率是恒定值。

固態(tài)存儲盤在銷毀瞬間，芯片被銷毀電源擊穿，其對地阻抗趨近于零。銷毀電源的負(fù)載相當(dāng)于短路狀態(tài)，其電流瞬時被拉高，需要將拉高的電流穩(wěn)定在要求的固定值。另外，對于固態(tài)存儲盤而言，機載的銷毀電源是一段功率恒定、電壓在一定范圍內(nèi)變化的波動輸入。在慮約束電源電流的同時還要保證負(fù)載上有足夠的銷毀能量，實現(xiàn)銷毀電源的電壓區(qū)間內(nèi)的各個值都成功銷毀固態(tài)存儲盤。

因此，如何設(shè)計一種針對機載銷毀電源的電流敏感型特點的固態(tài)存儲盤物理銷毀技術(shù)，是我們迫切需要研究的課題。

2 物理銷毀電路設(shè)計

針對機載銷毀電源的電流敏感型特點，物理銷毀電路設(shè)計采用限流保護(hù)、備電儲能、輪片式銷毀等方法措施，保護(hù)銷毀電源電流不受固態(tài)存儲盤銷毀瞬間阻抗趨近于零的影響，有效地穩(wěn)定電源電流，同時通過備電儲能電路增加固態(tài)存儲盤的銷毀能量，最終通過MCU控制MOS的通斷進(jìn)行輪片多次銷毀，達(dá)到保護(hù)機載銷毀電源和徹底銷毀固態(tài)存儲盤的目標(biāo)，物理銷毀電路的設(shè)計原理圖如圖3所示。

2.1 限流保護(hù)電路

限流保護(hù)電路主要采用限流芯片，并搭配外圍阻容配置，實現(xiàn)銷毀電源的電流限制在穩(wěn)定值的目的。保護(hù)該銷毀電源在銷毀瞬間不因負(fù)載變小而拉高，達(dá)到穩(wěn)定銷毀電源電流的目標(biāo)。

圖1 物理銷毀電路設(shè)計原理

2.2 備電儲能電路

備電儲能電路主要通過備電電容矩陣進(jìn)行儲能，保證銷毀電源范圍內(nèi)的各個電壓提供足夠的較大銷毀電壓以及經(jīng)過限流保護(hù)電路后還能夠提供足夠的銷毀能量足以擊穿芯片，確保固態(tài)存儲盤銷毀的徹底性。

2.3 MCU控制MOS電路

MCU控制MOS的通斷，實現(xiàn)銷毀電源在固態(tài)存儲盤多個芯片的通斷。采取多個芯片逐個多輪的銷毀方式，反復(fù)將銷毀電源增加到固態(tài)存儲盤的各個芯片上，大大增加固態(tài)存儲盤銷毀的概率，保證固態(tài)存儲盤銷毀的徹底性。

圖2 MCU執(zhí)行銷毀程序的流程框圖

3 物理銷毀試驗驗證

為了驗證物理銷毀方案的正確性和有效性，通過搭建測試平臺，模擬機載銷毀場景，銷毀真實的固態(tài)存儲盤，銷毀后的芯片在廣五所進(jìn)行鑒定，完成試驗驗證。芯片內(nèi)部的燒毀形貌如圖3所示，芯片內(nèi)部的鍵合點已表現(xiàn)金屬重熔形貌。

圖3 芯片內(nèi)部的燒毀形貌圖

本文中的物理銷毀技術(shù)設(shè)計簡單，適用于航空機載環(huán)境電流敏感型的銷毀電源下的固態(tài)存儲盤物理銷毀場景，保證機載的銷毀電源安全性，提高固態(tài)存儲盤的物理銷毀徹底性和銷毀功能電路的獨立性。

4 結(jié)束語

本文主要針對機載環(huán)境的銷毀電源，采用限流保護(hù)、備電儲能方法，設(shè)計限流升壓電路，有效控制銷毀瞬時電流的抬升和負(fù)載電壓的回落。實現(xiàn)在電流敏感型銷毀電源條件下通過MCU控制MOS進(jìn)行SSD物理銷毀，有效穩(wěn)定銷毀電源電流并完成固態(tài)存儲盤的物理銷毀，保證銷毀電源不因負(fù)載能力有限而被固態(tài)存儲盤擊穿時的瞬時大電流拉低，同時備電儲能電路在限流保護(hù)電路后端處提供額外的銷毀能量，實現(xiàn)保護(hù)機載銷毀電源，完成固態(tài)存儲盤的物理銷毀目標(biāo)。