机载电流敏感型固态存储盘物理销毁技术研究与实现

蔡 屹，李世锐，周明杰，张亮亮

（中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，河南 洛阳 471009）

0 引言

航空机载使用的固态存储盘，存储着飞行中的重要数据，面对纷繁复杂、瞬息万变的战场态势，这些数据的重要性不言而喻。目前，保护数据信息的方法主要有设置密码和数据加密。但是，即使是安全性最强的数据加密系统，一旦被破解，数据信息便一览无余。为保证关键数据在任何情况下都不被敌方截获，这些信息一旦发生泄露和被任意篡改，对国家安全和人民安全造成严重后果[1]。机载固态存储盘的物理销毁技术应用而生。

主要针对机载环境的销毁电源，采用限流保护、备电储能方法，设计限流升压电路，有效控制销毁瞬时电流的抬升和负载电压的回落。实现在电流敏感型销毁电源条件下通过MCU控制MOS进行SSD物理销毁，有效稳定销毁电源电流并完成固态存储盘的物理销毁，保证销毁电源不因负载能力有限而被固态存储盘击穿时的瞬时大电流拉低，同时备电储能电路在限流保护电路后端处提供额外的销毁能量，实现保护机载销毁电源，完成固态存储盘的物理销毁目标。

1 机载物理销毁的电流敏感型特点

航空机载环境的电流敏感型销毁电源与传统的单一大电压大电流销毁电源有很大不同。航空机载环境销毁电源的电流敏感型是指其电源电流较为敏感，须稳定在要求的固定值，不能随后端负载变化而变化。此外，机载环境的电流敏感型销毁电源还有一个特点，其电压不是一个固定值，而是一段区间值，电源功率是恒定值。

固态存储盘在销毁瞬间，芯片被销毁电源击穿，其对地阻抗趋近于零。销毁电源的负载相当于短路状态，其电流瞬时被拉高，需要将拉高的电流稳定在要求的固定值。另外，对于固态存储盘而言，机载的销毁电源是一段功率恒定、电压在一定范围内变化的波动输入。在虑约束电源电流的同时还要保证负载上有足够的销毁能量，实现销毁电源的电压区间内的各个值都成功销毁固态存储盘。

因此，如何设计一种针对机载销毁电源的电流敏感型特点的固态存储盘物理销毁技术，是我们迫切需要研究的课题。

2 物理销毁电路设计

针对机载销毁电源的电流敏感型特点，物理销毁电路设计采用限流保护、备电储能、轮片式销毁等方法措施，保护销毁电源电流不受固态存储盘销毁瞬间阻抗趋近于零的影响，有效地稳定电源电流，同时通过备电储能电路增加固态存储盘的销毁能量，最终通过MCU控制MOS的通断进行轮片多次销毁，达到保护机载销毁电源和彻底销毁固态存储盘的目标，物理销毁电路的设计原理图如图3所示。

2.1 限流保护电路

限流保护电路主要采用限流芯片，并搭配外围阻容配置，实现销毁电源的电流限制在稳定值的目的。保护该销毁电源在销毁瞬间不因负载变小而拉高，达到稳定销毁电源电流的目标。

图1 物理销毁电路设计原理

2.2 备电储能电路

备电储能电路主要通过备电电容矩阵进行储能，保证销毁电源范围内的各个电压提供足够的较大销毁电压以及经过限流保护电路后还能够提供足够的销毁能量足以击穿芯片，确保固态存储盘销毁的彻底性。

2.3 MCU控制MOS电路

MCU控制MOS的通断，实现销毁电源在固态存储盘多个芯片的通断。采取多个芯片逐个多轮的销毁方式，反复将销毁电源增加到固态存储盘的各个芯片上，大大增加固态存储盘销毁的概率，保证固态存储盘销毁的彻底性。

图2 MCU执行销毁程序的流程框图

3 物理销毁试验验证

为了验证物理销毁方案的正确性和有效性，通过搭建测试平台，模拟机载销毁场景，销毁真实的固态存储盘，销毁后的芯片在广五所进行鉴定，完成试验验证。芯片内部的烧毁形貌如图3所示，芯片内部的键合点已表现金属重熔形貌。

图3 芯片内部的烧毁形貌图

本文中的物理销毁技术设计简单，适用于航空机载环境电流敏感型的销毁电源下的固态存储盘物理销毁场景，保证机载的销毁电源安全性，提高固态存储盘的物理销毁彻底性和销毁功能电路的独立性。

4 结束语

本文主要针对机载环境的销毁电源，采用限流保护、备电储能方法，设计限流升压电路，有效控制销毁瞬时电流的抬升和负载电压的回落。实现在电流敏感型销毁电源条件下通过MCU控制MOS进行SSD物理销毁，有效稳定销毁电源电流并完成固态存储盘的物理销毁，保证销毁电源不因负载能力有限而被固态存储盘击穿时的瞬时大电流拉低，同时备电储能电路在限流保护电路后端处提供额外的销毁能量，实现保护机载销毁电源，完成固态存储盘的物理销毁目标。