機載電流敏感型固態存儲盤物理銷毀技術研究與實現

蔡 屹，李世銳，周明杰，張亮亮

（中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所，河南 洛陽 471009）

0 引言

航空機載使用的固態存儲盤，存儲著飛行中的重要數據，面對紛繁復雜、瞬息萬變的戰場態勢，這些數據的重要性不言而喻。目前，保護數據信息的方法主要有設置密碼和數據加密。但是，即使是安全性最強的數據加密系統，一旦被破解，數據信息便一覽無余。為保證關鍵數據在任何情況下都不被敵方截獲，這些信息一旦發生泄露和被任意篡改，對國家安全和人民安全造成嚴重后果[1]。機載固態存儲盤的物理銷毀技術應用而生。

主要針對機載環境的銷毀電源，采用限流保護、備電儲能方法，設計限流升壓電路，有效控制銷毀瞬時電流的抬升和負載電壓的回落。實現在電流敏感型銷毀電源條件下通過MCU控制MOS進行SSD物理銷毀，有效穩定銷毀電源電流并完成固態存儲盤的物理銷毀，保證銷毀電源不因負載能力有限而被固態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電路后端處提供額外的銷毀能量，實現保護機載銷毀電源，完成固態存儲盤的物理銷毀目標。

1 機載物理銷毀的電流敏感型特點

航空機載環境的電流敏感型銷毀電源與傳統的單一大電壓大電流銷毀電源有很大不同。航空機載環境銷毀電源的電流敏感型是指其電源電流較為敏感，須穩定在要求的固定值，不能隨后端負載變化而變化。此外，機載環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，而是一段區間值，電源功率是恒定值。

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

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

2 物理銷毀電路設計

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

2.1 限流保護電路

限流保護電路主要采用限流芯片，并搭配外圍阻容配置，實現銷毀電源的電流限制在穩定值的目的。保護該銷毀電源在銷毀瞬間不因負載變小而拉高，達到穩定銷毀電源電流的目標。

圖1 物理銷毀電路設計原理

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行儲能，保證銷毀電源范圍內的各個電壓提供足夠的較大銷毀電壓以及經過限流保護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，實現銷毀電源在固態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，反復將銷毀電源增加到固態存儲盤的各個芯片上，大大增加固態存儲盤銷毀的概率，保證固態存儲盤銷毀的徹底性。

圖2 MCU執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，銷毀真實的固態存儲盤，銷毀后的芯片在廣五所進行鑒定，完成試驗驗證。芯片內部的燒毀形貌如圖3所示，芯片內部的鍵合點已表現金屬重熔形貌。

圖3 芯片內部的燒毀形貌圖

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

4 結束語

本文主要針對機載環境的銷毀電源，采用限流保護、備電儲能方法，設計限流升壓電路，有效控制銷毀瞬時電流的抬升和負載電壓的回落。實現在電流敏感型銷毀電源條件下通過MCU控制MOS進行SSD物理銷毀，有效穩定銷毀電源電流并完成固態存儲盤的物理銷毀，保證銷毀電源不因負載能力有限而被固態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電路后端處提供額外的銷毀能量，實現保護機載銷毀電源，完成固態存儲盤的物理銷毀目標。