一种用于非易失性存储器的微冲击瞬态自毁芯片及其自毁方法
阅读说明：本技术 一种用于非易失性存储器的微冲击瞬态自毁芯片及其自毁方法 (Micro-impact transient self-destruction chip for nonvolatile memory and self-destruction method thereof ) 是由 李晓刚 贺林勇 王向华 于 2021-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于非易失性存储器的微冲击瞬态自毁芯片及其自毁方法,包括芯片集成框架,设置在芯片集成框架上的自毁模块；所述的芯片集成框架和自毁模块上设置有微通道,微通道内以设定形态封装有含能药剂；自毁芯片由输入端模块和若干自毁模块组成。本专利申请可获得结构简单、能量可控、通用性强、集成效率高、自毁彻底且用时极短的卡片式自毁模块和自毁芯片,自毁模块可单独使用,也可依据自毁区域的不同进行多个模块的集成。针对市售电子存储芯片附近的扁平可用空间,该结构适应性更强,优势更明显,且安装方便,只需少量的螺钉或卡扣将其固定在服务器的壳体或主板上即可,存储芯片被废弃或长期不用时,该自毁芯片还可快速转移安装于其他需要确保数据安全的存储芯片。(The invention discloses a micro-impact transient self-destruction chip for a nonvolatile memory and a self-destruction method thereof, wherein the micro-impact transient self-destruction chip comprises a chip integrated frame and a self-destruction module arranged on the chip integrated frame; the chip integrated frame and the self-destruction module are provided with microchannels, and energetic medicaments are packaged in the microchannels in a set form; the self-destruction chip consists of an input end module and a plurality of self-destruction modules. The self-destruction module can be used independently, and integration of a plurality of modules can be carried out according to the difference of self-destruction areas. Aiming at the flat available space near the market electronic storage chip, the structure has stronger adaptability, more obvious advantages and convenient installation, only a small amount of screws or buckles are needed to fix the structure on the shell or the mainboard of the server, and when the storage chip is abandoned or not used for a long time, the self-destruction chip can be quickly transferred and installed on other storage chips needing to ensure data safety.)
技术领域
本发明涉及芯片在线自毁技术领域，具体为一种用来实现对特定装置或元器件的瞬态自毁，可应用于大型运算平台、电脑、手机或手持存储等设备所用非易失性存储器的自毁方法。
背景技术
随着社会的发展，尤其是计算机技术的不断深入发展，信息安全越来越受到关注。而用于信息存储的存储芯片的使用和销毁，则成为了信息安全发展的一个重要环节。
针对存储介质的销毁技术，目前主要有软件销毁和硬件销毁两类。软件销毁又分为利用内置于闪存设备固件中的数据清理机制、利用加密技术进行的数据销毁方法、利用垃圾数据对NAND按物理页进行的数据覆盖法。硬件销毁除利用大型设备对拆除后的存储器进行锤击、切削、焚烧等方式进行销毁外，还有利用大电流烧毁、以及含能材料燃烧或爆炸等效应进行的存储器在线销毁方式。具体为：
1、利用内置于闪存设备固件中的数据清理机制进行销毁时可靠性无法保证。如果绕开固件直接对闪存芯片进行读取，可以发现虽然已经执行了数据销毁，但是很多数据还完好的保留在闪存上。
2、利用加密技术进行数据销毁时主要存在两个问题：第一是针对闪存芯片的侧信道攻击（Side Channel Attack）可能允许攻击者可以恢复出密钥和相关数据；第二是密钥管理不善也会给数据销毁方法的实现带来非常严重的安全漏洞。
3、利用垃圾数据覆盖法进行销毁，若要达到数据完全不可恢复的销毁水平，需要覆盖的次数需达35次之多，因此，该销毁方法会耗费相当长的时间，同样不利于保证失控存储器中数据的安全性。
4、锤击、切削、焚烧等物理销毁的通常需要大型设备或场地，当处于正常工作状态的存储器出现异常状况需要紧急销毁时，此销毁方法难以实施。
5、对于大电流烧毁的方式，则在毁钥信号能量和时间上存在壁垒，技术并不完备。而且，基于大电流烧毁方式的硬件自毁实现成本高，周期长。实际应用过程中需要重新设计存储介质架构以匹配自毁电路的能量和结构要求。因此，基于大电流烧毁的方式难以适应现有各类存储介质硬件自毁的要求。
为了实现电子芯片所存储信息的实时、彻底销毁，专利号为201510184443.5的文献公开了一种用于非易失性存储芯片的自毁微系统及其自毁方法，具体为：在存储芯片处于正常状态时，微型安全解保单元将微型换能元短路，保证微型换能元不发火；当自毁决策芯片判断系统需要存储芯片自毁时，通过解保控制端向微型安全解保单元发出解保指令，将与微型换能元的一对发火电极并联的微型安全解保单元断开解除保险，之后，发火控制端向微型换能元发出发火信号，微型换能元发热引起封装外壳中的含能药剂发生燃烧甚至产生爆轰，反应过程中释放大量的热，使存储芯片发生不可修复的物理损伤，实现存储芯片中信息的不可恢复地销毁；然而，该专利只对芯片物理毁伤提出了概念及方法，并没有设计出针对电子芯片物理销毁的具体装置。
申请号202020568056.8的专利文献公开了一种用于电子芯片销毁的微爆装置，包括上壳体、起爆雷管、火工品室和下护板，其中上壳体下方开口的空腔体，其外部两端设有固定支耳，起爆雷管有2条起爆信号线，自上壳体侧壁引出，火工品室上部填充高能炸药，下部填充隔热物质；下护板上设有爆炸定向窗，爆炸定向窗内设有能量衰减板，能量衰减板上设置有多个预制破片。该微爆装置结构较为复杂，从上至下包含较多层级，且预制破片需要一定的加速空间才能获得足够的毁伤动能，因此，该装置具有一定的厚度，当市售电子产品的存储芯片附件预留间隙较小时则无法直接使用。
因此，改进现有的自毁微系统或微装置，实现装置的芯片化设计，建立基于模块化芯片的自毁方法，是一个急需解决的问题。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种通过利用含能药剂在受控条件下的微爆轰来实现对非易失性存储设备或芯片的在线瞬态销毁，具有威力可控、响应迅速、数据销毁更彻底的优点的用于非易失性存储器的微冲击瞬态自毁芯片及其自毁方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种用于非易失性存储器的微冲击瞬态自毁芯片，包括芯片集成框架6，设置在芯片集成框架6上的自毁模块；所述的芯片集成框架6和自毁模块上设置有微通道，微通道内以设定形态封装有含能药剂；所述的自毁芯片由输入端模块10和若干自毁模块组成，
所述的输入端模块和若干自毁模块通过设计标准化的平齐接口，直接按预定的方式嵌入集成框架6内；所述的自毁模块包括第一自毁模块1、第二自毁模块2、第三自毁模块3、第四自毁模块4和第五自毁模块5；
所述的自毁芯片的将每个模块向外连通的接口呈凹凸状，利用凹凸接口的互相耦合实现无集成框架的拼接模式；
所述的自毁芯片的主要功能构件为自毁模块，根据所需自毁区域的形状设计为圆形、方形或其他任意形状的自毁模块，能量输出可通过线状微通道装药或者微孔阵列来实现；
所述的方形自毁模块包括材料为金属或非金属的自毁模块基板，设置在自毁模块基板上的自毁装药微通道；填充在自毁装药微通道的药剂类型、药量以及通道截面结构、通道与毁伤目标面的距离依据毁伤区域的大小和毁伤目标的易损性进行设计，微通道的数量及排布方式也与目标区域的大小及结构易损性有关，装填工艺包括精密压装、挤注、等静压和原位装药工序；
所述的每个自毁模块中有一条或多条爆轰输入装药通道，具体数量依据微通道的结构尺寸及药剂的临界尺寸而定；该通道同时还与自毁装药微通道相通，采用两层交互或同层沉浸式搭接方式进行连通；具体连通方式可以根据芯片设计厚度而定。
所述的一种用于非易失性存储器的微冲击瞬态自毁芯片的自毁方法为：将含能药剂以设定的形态封装于自毁模块及集成框架的微通道内，当存储芯片处于正常状态时，外部激励元不输入冲击波信号，自毁芯片中的含能药剂不会被激发；当存储器外部识别系统判定需要实施自毁时，外部激励元向自毁芯片释放火焰、冲击波或其它形式的激发能量，激发芯片内部的含能药剂发生剧烈的自持反应，并向附近的存储芯片或器件释放伴有高温高压和等离子体的高能冲击，对包括存储芯片在内的关键器件形成瞬态、多维的不可逆物理损伤；
含能药剂用于传递燃烧或爆轰能量，包括HMX(奥克托今)、RDX（黑索金）或HNS(六硝基芪)至少一种为主体的药剂，以负责接收激励源释放的冲击波能量，采用粉体压装或浇注方式进行装填，在微型管道或微孔内形成高能量的微流场，对存储芯片实施网格化切割和重点区域的物理毁伤，同时，高温高压条件下解离的等离子体对数据存储单元内的电荷实施干扰或破坏，对存储数据形成软毁伤。
积极有益效果：本专利申请可获得结构简单、能量可控、通用性强、集成效率高、自毁彻底且用时极短的卡片式自毁模块和自毁芯片，自毁模块可单独使用，也可依据自毁区域的不同进行多个模块的集成。针对市售电子存储芯片附近的扁平可用空间，该结构适应性更强，优势更明显，且安装方便，只需少量的螺钉或卡扣将其固定在服务器的壳体或主板上即可，存储芯片被废弃或长期不用时，该自毁芯片还可快速转移安装于其他需要确保数据安全的存储芯片。
附图说明
图1为本发明的自毁芯片的集成效果结构图一；
图2为本发明的自毁芯片的集成效果结构图二；
图3为本发明的自毁芯片的集成效果结构图三；
图4为本发明的自毁芯片的集成效果结构图四；
图5为本发明的自毁模块结构示意图；
图6为冲击波输入通道与自毁微通道的搭接方式；
图7为自毁模块上的含能微通道阵列结构示意图；
图8为自毁模块表面化装药实物效果图；
图9为本发明实施例1的平齐接口自毁模块集成试验效果图一；
图10为本发明实施例1的平齐接口自毁模块集成试验效果图二；
图11为实施例1的存储器数据芯片的毁伤效果图。
图中为：第一自毁模块1、第二自毁模块2、第三自毁模块3、第四自毁模块4和第五自毁模块5、集成框架6、自毁模块基板7、自毁装药微通道8、爆轰输入装药结构9、输入端模块10。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步的说明：
实施例1
如图1所示，一种用于非易失性存储器的微冲击瞬态自毁芯片，包括芯片集成框架6，设置在芯片集成框架6上的自毁模块；所述的芯片集成框架6和自毁模块上设置有微通道，微通道内以设定形态封装有含能药剂；所述的自毁芯片由输入端模块和若干自毁模块组成，所述的输入端模块和若干自毁模块通过设计标准化的平齐接口，之间按预定的方式嵌入集成框架6内；所述的自毁模块包括第一自毁模块1、第二自毁模块2、第三自毁模块3、第四自毁模块4和第五自毁模块5。
其中，⊙代表爆轰爆轰输入模块，1.2.3.4.5代表自毁模块，6代表集成框架。该结构的优点是：1）所有模块的外部均为标准的平口接触模式，爆轰输入模块、自毁模块的位置可根据设计需要随机调整；2）利用少数几种模块的自由组合就能拼接出覆盖集成框架的自毁区域，方便快捷；2）从输入模块向外传递爆轰能量的通道不唯一，且每个自毁模块具有两个向外连接的通道，属于冗余设计，自毁模块及自毁芯片的失效率几乎为零。
实施例2
如图3所示，一种用于非易失性存储器的微冲击瞬态自毁芯片，包括芯片集成框架6，设置在芯片集成框架6上的自毁模块；所述的芯片集成框架6和自毁模块上设置有微通道，微通道内以设定形态封装有含能药剂；所述的自毁芯片由输入端模块和若干自毁模块组成，借鉴拼图的设计思想，将每个模块向外连通的接口设计成凹凸状，利用凹凸接口的互相耦合实现无集成框架的拼接模式。此方案的特点：1）与平口相接模式相比，自毁模块的外形相对复杂；2)输入模块可根据需要设计在自毁芯片的中心或周边任何位置；
实施例3
一种用于非易失性存储器的微冲击瞬态自毁芯片，无需集成边框，覆盖自毁区域的形状更加灵活多变，不受集成边框限制。
实施例4
如图5所示，自毁芯片的主要功能构建为自毁模块，其外形根据所需自毁区域的形状设计为圆形自毁模块或方形自毁模块，能量输出可通过线状微通道装药或者微孔阵列来实现；
所述的方形自毁模块包括材料为金属或非金属的自毁模块基板7，设置在自毁模块基板上的自毁装药微通道8；填充在自毁装药微通道的药剂类型、药量以及通道截面结构、通道与毁伤目标面的距离依据毁伤区域的大小和毁伤目标的易损性进行设计，微通道的数量及排布方式也与目标区域的大小及结构易损性有关；
在保证实现目标彻底销毁的同时，尽量提供微通道中含能药剂的能量利用率，减少对毁伤目标外的结构或人员的附带损伤；与电激发元件相连的爆轰输入装药结构9，一个自毁模块中可以有一条或多条爆轰输入装药通道，具体数量依据微通道的结构尺寸及药剂的临界尺寸而定；爆轰输入装药通道同时还与自毁装药微通道相通，可采用两层交互或同层沉浸式搭接方式进行连通，如图6所示，具体连通方式可以根据芯片设计厚度而定。
实施例5
为了进一步提高自毁通道的能量利用率，除了对其横截面结构进行优化设计外，还可以在毁伤目标面排布微孔阵列，微孔与基板内部的自毁微通道相通，外部直接面对待销毁存储芯片，可在自毁微通道对存储芯片实施网格化切割的同时，进行定点精准销毁，进一步提高芯片销毁的效能，如图7所示的上表面微孔阵列。还可将含能微通道直接布置于基板的表面，通过精密压装或挤注工艺实施表面化装填，装药后喷涂丙烯酸清漆等封装材料，防湿、防腐。使用时，将装药表面紧贴待销毁存储芯片，并用螺钉或卡扣将自毁芯片固定于存储器壳体内表面即可，自毁模块及微通道的结构与布局可随机设计。
实施例6
如图9、图10分别包含有为3个外形30mmX25mm×3mm、含能线路按六十度发散、装药线密度0.6mg/mm的自毁模块，3个模块按顺序自由摆放，使其中任一线路与其它模块的线路相接，外部用工装顶住即可。在附图9的模块1的中心点垂直安装一枚电火工品，通电发火后，通道内的含能药剂被引爆，向四周扩散，模块1的六个通道全部成功传递爆轰信号，由于存在火工品壳体和其它爆轰微颗粒的轰击，模块1表面变得比较粗糙。模块2从模块1的右侧线路引入爆轰信号，实现了自身的微爆轰，并通过与模块3相接的含能通道将爆轰信号传递出去，模块3随后也实现了全通道的微爆轰。从初步的试验结果可以看出，该类微爆轰自毁模块具有良好的可集成性能，若在模块的边缘设置凹凸型卡口，模块之间的装配将会更紧密，微爆轰传递效果应该会更好。采用上述模块化自毁芯片，对某存储器的数据芯片实施自毁效果测试，自毁系统被激发后释放出微爆轰能量，形成如图11所示的存储芯片毁伤效果。
本专利申请可获得结构简单、能量可控、通用性强、集成效率高、自毁彻底且用时极短的卡片式自毁模块和自毁芯片，自毁模块可单独使用，也可依据自毁区域的不同进行多个模块的集成。针对市售电子存储芯片附近的扁平可用空间，该结构适应性更强，且安装方便，只需少量的螺钉或卡扣将其固定在服务器的壳体或主板上即可，存储芯片被废弃或长期不用时，该自毁芯片还可快速转移安装于其他需要确保数据安全的存储芯片。
以上仅为发明的优选实施方式而已，并不用于限制发明，对于本领域的技术人员来说，发明可以有各种更改和变化。凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。
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