CN114067855A - 一种含能材料驱动芯片自毁控制机构系统及其实现方法 - Google Patents
一种含能材料驱动芯片自毁控制机构系统及其实现方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114067855A CN114067855A CN202111502457.9A CN202111502457A CN114067855A CN 114067855 A CN114067855 A CN 114067855A CN 202111502457 A CN202111502457 A CN 202111502457A CN 114067855 A CN114067855 A CN 114067855A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- self
- destruction
- layer
- chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C5/00—Details of stores covered by group G11C11/00
- G11C5/005—Circuit means for protection against loss of information of semiconductor storage devices
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
- G06F21/70—Protecting specific internal or peripheral components, in which the protection of a component leads to protection of the entire computer
- G06F21/78—Protecting specific internal or peripheral components, in which the protection of a component leads to protection of the entire computer to assure secure storage of data
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
- G11C7/24—Memory cell safety or protection circuits, e.g. arrangements for preventing inadvertent reading or writing; Status cells; Test cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
本发明公开了一种含能材料驱动芯片自毁控制机构系统及其实现方法。本发明采用含能装药机构连接至自毁驱动电极,自毁驱动电极连接至自毁控制电路;自毁驱动电极包括底层电极、中间层电极和顶层电极,中间层电极与顶层电极之间有空腔,底层电极和中间层电极分别连接至自毁控制电路的两个独立的电源,顶层电极连接至含能装药机构的含能材料,含能材料正对核心电子芯片;自毁控制电路通过自毁驱动电极驱动含能材料处于物理隔离状态或执行自毁;并且,在取消自毁时,含能材料能够重新回到物理隔离状态,从而实现可恢复;在受到外环境干扰时,能够有效防止干扰信号对安全性的影响,通过安全控制逻辑提高系统应用的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及信息安全防护领域,具体涉及一种应用于信息安全领域的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统及其实现方法。
背景技术
信息安全对科技创新、经济民生起到至关重要的作用。信息存储设备自毁是避免信息机密泄露的关键核心技术,是信息安全的最后一张保护网。21世纪以来,各国对核心信息储存介质和信息传递载体(Information Storage Medium & Transmission Carrier,ISM&TC)的发展和创新提出更高先进性与安全性要求。德国联邦教育及研究部于2020年提出“ZEUS可信赖电子计划”,致力于提升ISM&TC安全防护能力。ISM&TC防护主要涉及软件/硬件层面,软件层面通过加密、消磁、覆写、程序擦除等方法对信息进行保护,但难以实现不可逆破坏,硬件工艺、构造信息可以通过反向读取、恢复等手段重新进行读取。因此,对ISM&TC实施硬件层面物理毁坏是最彻底的防护方法。传统用于芯片自毁的方案主要包括:通过激光或者无线电信号触发电流脉冲,使得芯片基底收到热冲击后应力突破临界许用应力,发生十秒量级芯片自毁;通过电极间产生电晕现象,实现芯片周围空气瞬间击穿,该能量足可以实现芯片自毁;或者通过电化学方案,利用电解质降解芯片内部结构实现芯片自毁。但是上述方案均存在:一旦被误触发(静电干扰等信号)则无法恢复,即缺少对芯片自毁的安全控制,且需要较高的驱动能量(驱动电压百伏以上),严重受限于使用环境。
发明内容
针对以上现有技术中存在的问题,本发明提出了一种含能材料驱动芯片自毁控制机构系统及其实现方法,通过安全控制逻辑提高系统应用的安全性。
本发明的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统应用于信息安全领域的核心电子芯片的自毁,核心电子芯片设置在电路板上,电路板上设置有逻辑芯片和无线通信模块,逻辑芯片连接至无线通信模块。
本发明的一个目的在于提出一种含能材料驱动芯片自毁控制机构系统。
本发明的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统包括:含能装药机构、自毁驱动电极和自毁控制电路;其中,含能装药机构连接至自毁驱动电极;自毁驱动电极连接至自毁控制电路;含能装药机构设置在核心电子芯片上,自毁驱动电极和自毁控制电路安装在电路板上,自毁控制电路连接至逻辑芯片;
自毁驱动电极包括:半导体衬底、底层电极、底层焊盘、介电材料层、中间层电极、中间层焊盘、绝缘层、空腔、顶层电极和上层焊盘;其中,半导体衬底设置在电路板上;在半导体衬底的部分上形成底层电极,并且在半导体衬底上形成与底层电极连通的底层焊盘;在底层电极上形成介电材料层;在介电材料层的部分上形成中间层电极,并在介电材料层上形成与中间层电极连通的中间层焊盘;在中间层焊盘上形成绝缘层;在绝缘层的中心开设贯穿绝缘层上下表面的空腔;在绝缘层的部分上形成顶层电极,顶层电极覆盖空腔,并且在绝缘层上形成与上层电极连通的上层焊盘;
含能装药机构包括:含能装药皿、含能材料和含能焊盘;其中,含能装药皿的中心开设有贯穿上下表面的阶梯孔;在阶梯孔内放置含能材料;含能装药皿放置在核心电子芯片上,阶梯孔的底部正对核心电子芯片;在含能材料的上表面贴装含能焊盘;含能焊盘通过导线连接至顶层焊盘,从而通过顶层焊盘连通至顶层电极,并且含能焊盘通过导线连接至电路板的地端;
自毁控制电路包括:第一电源、第二电源、二极管、驱动电阻、接地电阻和电容;第一电源的负极连接至电路板的地端;第一电源的正极连接至二极管的正极;二极管的负极连接至中间层焊盘;第二电源的负极连接至电路板的地端;第二电源的正极连接至驱动电阻的一端,驱动电阻的另一端连接至底层焊盘;底层焊盘通过并联的接地电阻和电容连接至电路板的地端;
含能材料驱动芯片自毁控制机构系统具有核心电子芯片安全和核心电子芯片不安全两种情况;
当判断核心电子芯片安全时,自毁控制电路的第二电源不向底层电极输入电压信号,并且第一电源不向中间层电极输入电压或电流信号,此时有两种情况:没有外环境干扰和受到外环境干扰;在没有外环境干扰时,底层电极和中间层电极未输入电压信号,与顶层电极相连的含能材料与自毁控制电路之间形成物理隔离状态,含能材料不会被任何信号干扰,确保核心电子芯片及含能材料的安全性;在受到外环境干扰时,外界静电的干扰信号为2~10kV/1~8ns,干扰信号作用于底层电极后,会在位于中间层电极与底层电极之间的介电材料层形成静电场,向顶层电极产生静电吸引力,但是由于干扰信号的脉宽窄,不足以使得顶层电极与中间层电极吸合,因此与顶层电极相连的含能材料与自毁控制电路之间依旧处于物理隔离状态,从而有效防止干扰信号对安全性的影响;
当判断核心电子芯片不安全时,自毁控制电路的第二电源通过底层焊盘向底层电极输入电压信号,电压范围为2.3V~3.3V,持续时间大于2ms;并且第一电源不向中间层电极输入电压或电流信号,中间层电极通过中间层焊盘经第一电源连接至地端;在位于中间层电极与底层电极之间的介电材料层形成电场;此时,顶层电极在电场力的作用下向底层电极运动并发生变形;当变形的顶层电极的中心至中间层电极时,与中间层电极吸合;含能材料通过含能焊盘和顶层电极与中间层电极相连;核心电子芯片处于预自毁状态,当进入预自毁状态后,有两种情况:确定执行自毁和取消自毁;在确定执行自毁时,自毁控制电路的第一电源通过中间层焊盘向中间层电极输入电压信号或电流信号(4.5V~5V或0.1A~0.2A),通过中间层电极和顶层电极起爆含能材料,含能材料爆炸产生的爆轰波通过含能装药皿的阶梯孔传递至核心电子芯片,爆轰波形成的空气压强远远超过核心电子芯片的结构强度,实现核心电子芯片自毁;在取消自毁时,自毁控制电路的第二电源向底层电极输入电压为0V,介电材料层中形成的电场消失,顶层电极在结构弹性恢复力作用下向底层电极反向运动,与中间层电极断开接触,含能材料重新回到物理隔离状态,从而实现可恢复。
由远端的上位机判断或外部异常判断核心电子芯片安全或不安全;第一和第二电源分别通过第一和第二开关连接至逻辑芯片;由远端的上位机判断是指:当远端的上位机判断核心电子芯片安全时,不做操作;当远端的上位机判断核心电子芯片不安全时,通过网络发送预自毁状态指令,无线通信模块接收预自毁状态指令,并传输至逻辑芯片;逻辑芯片控制第二开关闭合,从而控制第二电源通过底层焊盘向底层电极输入电压信号;当远端的上位机确认需要执行自毁时,通过网络发送自毁指令,无线通信模块接收自毁指令,并传输至逻辑芯片;逻辑芯片控制第一开关闭合,从而控制第一电源通过中间层焊盘向中间层电极输入电压或电流信号;当远端的上位机确认取消执行自毁时,通过网络发送取消自毁指令,无线通信模块接收取消自毁指令,并传输至逻辑芯片;逻辑芯片控制第二开关断开,从而控制第二电源通过底层焊盘向底层电极输入电压为0V;外部异常判断是指,在电路板上设置有信息采集模块,信息采集模块连接至逻辑芯片;信息采集模块检测核心电子芯片的电压、电流、时钟、异常ID访问和结构完整性的信号,信号经逻辑芯片分析,如果逻辑芯片判断信号不正常,逻辑芯片控制第二开关闭合,从而第二电源向底层电极施加电压信号,进一步确认执行自毁时,逻辑芯片控制第一开关闭合,从而第一电源向中间层电极施加电压或电流信号;当逻辑芯片确认取消执行自毁时,逻辑芯片控制第二开关断开,从而控制第二电源通过底层焊盘向底层电极输入电压为0V。
顶层电极、中间层电极和底层电极采用导电纳米材料,石墨烯或碳纳米管,厚度为0.23nm~0.69nm。顶层焊盘、中间层焊盘、底层焊盘和含能焊盘采用导电金属,铜或锡。
绝缘层采用氧化硅或氮化硅材料,厚度为4~8nm。绝缘层的中心的空腔的直径为1.3~4μm。
介电材料层选取六方氮化硼,厚度为0.23nm~0.69nm。
含能装药皿的中心的阶梯孔中上层孔径大于下层孔径,上层孔径为0.8~1mm,下层孔径为0.6~0.8mm;含能装药皿的材料采用金属或者用3D打印耐高温高分子材料。含能材料采用叠氮化铜,为柱形装药,直径为0.8~1mm,高度为0.5~0.8mm。
本发明的另一个目的在于提出一种含能材料驱动芯片自毁控制机构系统的实现方法。
本发明的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统的实现方法,包括以下步骤:
1) 核心电子芯片安全:
当判断核心电子芯片安全时,自毁控制电路的第二电源不向底层电极输入电压信号,并且第一电源不向中间层电极输入电压信号,此时有两种情况:没有外环境干扰和受到外环境干扰;
a) 在没有外环境干扰时,底层电极和中间层电极未输入电压信号,与顶层电极相连的含能材料与自毁控制电路之间形成物理隔离状态,含能材料不会被任何信号干扰,确保核心电子芯片及含能材料的安全性;
b) 在受到外环境干扰时,外界静电的干扰信号为2~10kV/1~8ns,干扰信号作用于底层电极后,会在位于中间层电极与底层电极之间的介电材料层形成静电场,向顶层电极产生静电吸引力,但是由于干扰信号的脉宽窄,不足以使得顶层电极与中间层电极吸合,因此与顶层电极相连的含能材料与自毁控制电路之间依旧处于物理隔离状态,从而有效防止干扰信号对安全性的影响;
2) 核心电子芯片不安全:
当判断核心电子芯片不安全时,自毁控制电路的第二电源通过底层焊盘向底层电极输入电压信号,电压范围为2.3V~3.3V,持续时间大于2ms;并且第一电源不向中间层电极输入电压信号,中间层电极通过中间层焊盘经第一电源连接至地端;在位于中间层电极与底层电极之间的介电材料层形成电场;此时,顶层电极在电场力的作用下向底层电极运动并发生变形;当变形的顶层电极的中心至中间层电极时,与中间层电极吸合;含能材料通过含能焊盘和顶层电极与中间层电极相连;核心电子芯片处于预自毁状态,当进入预自毁状态后,有两种情况:确定执行自毁和取消自毁;
a) 在确定执行自毁时,自毁控制电路的第一电源通过中间层焊盘向中间层电极输入电压信号或电流信号(4.5V~5V或0.1A~0.2A),通过中间层电极和顶层电极起爆含能材料,含能材料爆炸产生的爆轰波通过含能装药皿的阶梯孔传递至核心电子芯片,爆轰波形成的空气压强远远超过核心电子芯片的结构强度,实现核心电子芯片自毁;
b) 在取消自毁时,自毁控制电路的第二电源向底层电极输入电压为0V,介电材料层中形成的电场消失,顶层电极在结构弹性恢复力作用下向底层电极反向运动,与中间层电极断开接触,含能材料重新回到物理隔离状态,从而实现可恢复。
其中,由远端的上位机判断或外部异常判断核心电子芯片安全或不安全;第一和第二电源分别通过第一和第二开关连接至逻辑芯片;由远端的上位机判断是指:当远端的上位机判断核心电子芯片安全时,不做操作;当远端的上位机判断核心电子芯片不安全时,通过网络发送预自毁状态指令,无线通信模块接收预自毁状态指令,并传输至逻辑芯片;逻辑芯片控制第二开关闭合,从而控制第二电源通过底层焊盘向底层电极输入电压信号;当远端的上位机确认需要执行自毁时,通过网络发送自毁指令,无线通信模块接收自毁指令,并传输至逻辑芯片;逻辑芯片控制第一开关闭合,从而控制第一电源通过中间层焊盘向中间层电极输入电压或电流信号;当远端的上位机确认取消执行自毁时,通过网络发送取消自毁指令,无线通信模块接收取消自毁指令,并传输至逻辑芯片;逻辑芯片控制第二开关断开,从而控制第二电源通过底层焊盘向底层电极输入电压为0V;外部异常判断是指,在电路板上设置有信息采集模块,信息采集模块连接至逻辑芯片;信息采集模块检测核心电子芯片的电压、电流、时钟、异常ID访问和结构完整性的信号,信号经逻辑芯片分析,如果逻辑芯片判断信号不正常,逻辑芯片控制第二开关闭合,从而第二电源向底层电极施加电压信号,进一步确认执行自毁时,逻辑芯片控制第一开关闭合,从而第一电源向中间层电极施加电压或电流信号;当逻辑芯片确认取消执行自毁时,逻辑芯片控制第二开关断开,从而控制第二电源通过底层焊盘向底层电极输入电压为0V。
本发明的优点:
本发明采用含能材料,自毁控制电路通过自毁驱动电极驱动含能材料处于物理隔离状态或执行自毁;并且,在取消自毁时,含能材料能够重新回到物理隔离状态,从而实现可恢复,在受到外环境干扰时,能够有效防止干扰信号对安全性的影响,提高系统应用的安全性。
附图说明
图1为本发明的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统的一个实施例的爆炸图;
图2为本发明的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统的一个实施例的自毁驱动电极的爆炸图;
图3为本发明的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统的一个实施例的自毁控制电路的电路图;
图4为本发明的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统的一个实施例的自毁驱动电极的原理图,其中,(a)为物理隔离状态的示意图,(b)为进入预自毁状态的示意图。
具体实施方式
下面结合附图,通过具体实施例,进一步阐述本发明。
如图1所示,本实施例的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统包括:含能装药机构、自毁驱动电极和自毁控制电路;其中,含能装药机构连接至自毁驱动电极;自毁驱动电极连接至自毁控制电路;核心电子芯片0设置在电路板01上;
如图2所示,自毁驱动电极包括:半导体衬底10、底层电极11、底层焊盘12、介电材料层13、中间层电极14、中间层焊盘15、绝缘层16、空腔17、顶层电极18和上层焊盘19;其中,在半导体衬底10的部分上形成底层电极11,并且在半导体衬底10上形成与底层电极11连通的底层焊盘12;在底层电极11上形成介电材料层13;在介电材料层13的部分上形成中间层电极14,并在介电材料层13上形成与中间层电极14连通的中间层焊盘15;在中间层焊盘15上形成绝缘层16;在绝缘层16的中心开设贯穿绝缘层16上下表面的空腔17;在绝缘层16的部分上形成顶层电极18,顶层电极18覆盖空腔17,并且在绝缘层16上形成与上层电极连通的上层焊盘19;
含能装药机构包括:含能装药皿21、含能材料22和含能焊盘23;其中,含能装药皿21的中心开设有贯穿上下表面的阶梯孔;在阶梯孔内放置含能材料22;含能装药皿21放置在核心电子芯片上,阶梯孔的底部正对核心电子芯片;在含能材料22的上表面贴装含能焊盘23;含能焊盘23通过导线连接至顶层焊盘,从而通过顶层焊盘连通至顶层电极18,并且含能焊盘23通过导线连接至电路板的地端;
如图3所示,自毁控制电路包括:第一电源S1、第二电源S2、二极管D、驱动电阻R1、接地电阻R2和电容C;第一电源的负极连接至电路板的地端;第一电源的正极连接至二极管的正极;二极管的负极连接至中间层焊盘15;第二电源的负极连接至电路板的地端;第二电源的正极连接至驱动电阻的一端,驱动电阻的另一端连接至底层焊盘12;底层焊盘12通过并联的接地电阻和电容连接至电路板的地端GND。
本实施例中,顶层电极18、中间层电极14和底层电极11采用石墨烯,厚度为0.46nm;顶层焊盘、中间层焊盘、底层焊盘和含能焊盘采用导电金属铜;绝缘层16采用氧化硅,厚度为6nm;绝缘层16的中心的空腔17的直径为2.5μm;介电材料层13选取六方氮化硼,厚度为0.46nm;含能装药皿21的中心的阶梯孔,上层孔径为0.9mm,下层孔径为0.7mm,含能装药皿21的材料采用金属铝;含能材料22采用叠氮化铜,为圆柱形装药,直径为0.9mm,高度为0.65mm。
本实施例中由远端的上位机判断核心电子芯片安全或不安全,本实施例的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统的实现方法,包括以下步骤:
1) 核心电子芯片安全:
当远端的上位机判断核心电子芯片安全时,远端的上位机不通过逻辑芯片对含能材料驱动芯片自毁控制机构系统做操作,此时自毁控制电路的第二电源不向底层电极11输入电压信号,并且第一电源不向中间层电极14输入电压信号,此时有两种情况:没有外环境干扰和受到外环境干扰;
a) 在没有外环境干扰时,底层电极11和中间层电极14未输入电压信号,与顶层电极18相连的含能材料22与自毁控制电路之间形成物理隔离状态,如图4(a)所示,含能材料22不会被任何信号干扰,确保核心电子芯片及含能材料22的安全性;
b) 在受到外环境干扰时,外界静电的干扰信号为2~10kV/1~8ns,干扰信号作用于底层电极11后,会在位于中间层电极14与底层电极11之间的介电材料层13形成静电场,将向顶层电极18产生静电吸引力,但是由于干扰信号的脉宽窄,不足以使得顶层电极18与中间层电极14吸合,因此与顶层电极18相连的含能材料22与自毁控制电路之间依旧处于物理隔离状态,从而有效防止干扰信号对安全性的影响;
2) 核心电子芯片不安全:
当远端的上位机判断核心电子芯片不安全时,远端的上位机通过网络发送预自毁状态指令,无线通信模块接收预自毁状态指令,并传输至逻辑芯片;逻辑芯片控制第二开关闭合,从而控制自毁控制电路的第二电源通过底层焊盘12向底层电极11输入电压信号,电压范围为2.3V~3.3V,持续时间大于2ms;并且第一电源不向中间层电极14输入电压或电流信号,中间层电极14通过中间层焊盘15经第一电源连接至地端;在位于中间层电极14与底层电极11之间的介电材料层13形成电场;此时,顶层电极18在电场力的作用下向底层电极11运动并发生变形;当变形的顶层电极18的中心至中间层电极14时,与中间层电极14吸合;含能材料22通过含能焊盘23和顶层电极18与中间层电极14相连;核心电子芯片处于预自毁状态,如图4(b)所示,当进入预自毁状态后,有两种情况:确定执行自毁和取消自毁;
a) 当远端的上位机确定执行自毁时,远端的上位机通过网络发送自毁指令,无线通信模块接收自毁指令,并传输至逻辑芯片;逻辑芯片控制第一开关闭合,从而自毁控制电路的第一电源通过中间层焊盘15向中间层电极14输入电压信号或电流信号(4.5V~5V或0.1A~0.2A),通过中间层电极14和顶层电极18起爆含能材料22,含能材料22爆炸产生的爆轰波通过含能装药皿21的阶梯孔传递至核心电子芯片,爆轰波形成的空气压强达到4.5GPa以上,远远超过核心电子芯片的结构强度,实现核心电子芯片自毁;
b) 当远端的上位机确认取消自毁时,远端的上位机通过网络发送取消自毁指令,无线通信模块接收取消自毁指令,并传输至逻辑芯片;逻辑芯片控制第二开关断开,从而控制自毁控制电路的第二电源通过底层焊盘12向底层电极11输入电压设置为0V,介电材料层13中形成的电场消失,顶层电极18在结构弹性恢复力作用下向底层电极11反向运动,与中间层电极14断开接触,含能材料22重新回到物理隔离状态,如图4(a)所示,从而实现可恢复。
最后需要注意的是,公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明,但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内,各种替换和修改都是可能的。因此,本发明不应局限于实施例所公开的内容,本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种含能材料驱动芯片自毁控制机构系统,所述含能材料驱动芯片自毁控制机构系统应用于信息安全领域的核心电子芯片的自毁,核心电子芯片设置在电路板上,电路板上设置有逻辑芯片和无线通信模块,逻辑芯片连接至无线通信模块,其特征在于,所述含能材料驱动芯片自毁控制机构系统包括:含能装药机构、自毁驱动电极和自毁控制电路;其中,含能装药机构连接至自毁驱动电极;自毁驱动电极连接至自毁控制电路;含能装药机构设置在核心电子芯片上,自毁驱动电极和自毁控制电路安装在电路板上,自毁控制电路连接至逻辑芯片;
自毁驱动电极包括:半导体衬底、底层电极、底层焊盘、介电材料层、中间层电极、中间层焊盘、绝缘层、空腔、顶层电极和上层焊盘;其中,半导体衬底设置在电路板上;在半导体衬底的部分上形成底层电极,并且在半导体衬底上形成与底层电极连通的底层焊盘;在底层电极上形成介电材料层;在介电材料层的部分上形成中间层电极,并在介电材料层上形成与中间层电极连通的中间层焊盘;在中间层焊盘上形成绝缘层;在绝缘层的中心开设贯穿绝缘层上下表面的空腔;在绝缘层的部分上形成顶层电极,顶层电极覆盖空腔,并且在绝缘层上形成与上层电极连通的上层焊盘;
含能装药机构包括:含能装药皿、含能材料和含能焊盘;其中,含能装药皿的中心开设有贯穿上下表面的阶梯孔;在阶梯孔内放置含能材料;含能装药皿放置在核心电子芯片上,阶梯孔的底部正对核心电子芯片;在含能材料的上表面贴装含能焊盘;含能焊盘通过导线连接至顶层焊盘,从而通过顶层焊盘连通至顶层电极,并且含能焊盘通过导线连接至电路板的地端;
自毁控制电路包括:第一电源、第二电源、二极管、驱动电阻、接地电阻和电容;第一电源的负极连接至电路板的地端;第一电源的正极连接至二极管的正极;二极管的负极连接至中间层焊盘;第二电源的负极连接至电路板的地端;第二电源的正极连接至驱动电阻的一端,驱动电阻的另一端连接至底层焊盘;底层焊盘通过并联的接地电阻和电容连接至电路板的地端;
含能材料驱动芯片自毁控制机构系统具有核心电子芯片安全和核心电子芯片不安全两种情况;
当判断核心电子芯片安全时,自毁控制电路的第二电源不向底层电极输入电压信号,并且第一电源不向中间层电极输入电压或电流信号,此时有两种情况:没有外环境干扰和受到外环境干扰;在没有外环境干扰时,底层电极和中间层电极未输入电压信号,与顶层电极相连的含能材料与自毁控制电路之间形成物理隔离状态,含能材料不会被任何信号干扰,确保核心电子芯片及含能材料的安全性;在受到外环境干扰时,干扰信号作用于底层电极后,会在位于中间层电极与底层电极之间的介电材料层形成静电场,向顶层电极产生静电吸引力,但是由于干扰信号的脉宽窄,不足以使得顶层电极与中间层电极吸合,因此与顶层电极相连的含能材料与自毁控制电路之间依旧处于物理隔离状态,从而有效防止干扰信号对安全性的影响;
当判断核心电子芯片不安全时,自毁控制电路的第二电源通过底层焊盘向底层电极输入电压信号;并且第一电源不向中间层电极输入电压或电流信号,中间层电极通过中间层焊盘经第一电源连接至地端;在位于中间层电极与底层电极之间的介电材料层形成电场;此时,顶层电极在电场力的作用下向底层电极运动并发生变形;当变形的顶层电极的中心至中间层电极时,与中间层电极吸合;含能材料通过含能焊盘和顶层电极与中间层电极相连;核心电子芯片处于预自毁状态,当进入预自毁状态后,有两种情况:确定执行自毁和取消自毁;在确定执行自毁时,自毁控制电路的第一电源通过中间层焊盘向中间层电极输入电压信号或电流信号,通过中间层电极和顶层电极起爆含能材料,含能材料爆炸产生的爆轰波通过含能装药皿的阶梯孔传递至核心电子芯片,爆轰波形成的空气压强远远超过核心电子芯片的结构强度,实现核心电子芯片自毁;在取消自毁时,自毁控制电路的第二电源向底层电极输入电压为0V,介电材料层中形成的电场消失,顶层电极在结构弹性恢复力作用下向底层电极反向运动,与中间层电极断开接触,含能材料重新回到物理隔离状态,从而实现可恢复。
2.如权利要求1所述的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统,其特征在于,所述顶层电极、中间层电极和底层电极采用导电纳米材料,厚度为0.23nm~0.69nm。
3.如权利要求2所述的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统,其特征在于,所述顶层电极、中间层电极和底层电极采用导石墨烯或碳纳米管。
4.如权利要求1所述的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统,其特征在于,所述绝缘层采用氧化硅或氮化硅材料,厚度为4~8nm。
5.如权利要求1所述的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统,其特征在于,所述绝缘层的中心的空腔的直径为1.3~4μm。
6.如权利要求1所述的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统,其特征在于,所述介电材料层选取六方氮化硼,厚度为0.23nm~0.69nm。
7.如权利要求1所述的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统,其特征在于,所述含能装药皿的中心的阶梯孔中上层孔径大于下层孔径,上层孔径为0.8~1mm,下层孔径为0.6~0.8mm。
8.如权利要求1所述的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统,其特征在于,所述含能材料采用叠氮化铜,为柱形装药,直径为0.8~1mm,高度为0.5~0.8mm。
9.一种如权利要求1所述的含能材料驱动芯片自毁控制机构系统的实现方法,其特征在于,所述实现方法包括以下步骤:
1) 核心电子芯片安全:
当判断核心电子芯片安全时,自毁控制电路的第二电源不向底层电极输入电压信号,并且第一电源不向中间层电极输入电压信号,此时有两种情况:没有外环境干扰和受到外环境干扰;
a) 在没有外环境干扰时,底层电极和中间层电极未输入电压信号,与顶层电极相连的含能材料与自毁控制电路之间形成物理隔离状态,含能材料不会被任何信号干扰,确保核心电子芯片及含能材料的安全性;
b) 在受到外环境干扰时,干扰信号作用于底层电极后,会在位于中间层电极与底层电极之间的介电材料层形成静电场,向顶层电极产生静电吸引力,但是由于干扰信号的脉宽窄,不足以使得顶层电极与中间层电极吸合,因此与顶层电极相连的含能材料与自毁控制电路之间依旧处于物理隔离状态,从而有效防止干扰信号对安全性的影响;
2) 核心电子芯片不安全:
当判断核心电子芯片不安全时,自毁控制电路的第二电源通过底层焊盘向底层电极输入电压信号;并且第一电源不向中间层电极输入电压信号,中间层电极通过中间层焊盘经第一电源连接至地端;在位于中间层电极与底层电极之间的介电材料层形成电场;此时,顶层电极在电场力的作用下向底层电极运动并发生变形;当变形的顶层电极的中心至中间层电极时,与中间层电极吸合;含能材料通过含能焊盘和顶层电极与中间层电极相连;核心电子芯片处于预自毁状态,当进入预自毁状态后,有两种情况:确定执行自毁和取消自毁;
a) 在确定执行自毁时,自毁控制电路的第一电源通过中间层焊盘向中间层电极输入电压信号或电流信号,通过中间层电极和顶层电极起爆含能材料,含能材料爆炸产生的爆轰波通过含能装药皿的阶梯孔传递至核心电子芯片,爆轰波形成的空气压强远远超过核心电子芯片的结构强度,实现核心电子芯片自毁;
b) 在取消自毁时,自毁控制电路的第二电源向底层电极输入电压为0V,介电材料层中形成的电场消失,顶层电极在结构弹性恢复力作用下向底层电极反向运动,与中间层电极断开接触,含能材料重新回到物理隔离状态,从而实现可恢复。
10.如权利要求9所述的实现方法,其特征在于,由远端的上位机判断或外部异常判断核心电子芯片安全或不安全;第一和第二电源分别通过第一和第二开关连接至逻辑芯片;由远端的上位机判断是指:当远端的上位机判断核心电子芯片安全时,不做操作;当远端的上位机判断核心电子芯片不安全时,通过网络发送预自毁状态指令,无线通信模块接收预自毁状态指令,并传输至逻辑芯片;逻辑芯片控制第二开关闭合,从而控制第二电源通过底层焊盘向底层电极输入电压信号;当远端的上位机确认需要执行自毁时,通过网络发送自毁指令,无线通信模块接收自毁指令,并传输至逻辑芯片;逻辑芯片控制第一开关闭合,从而控制第一电源通过中间层焊盘向中间层电极输入电压或电流信号;当远端的上位机确认取消执行自毁时,通过网络发送取消自毁指令,无线通信模块接收取消自毁指令,并传输至逻辑芯片;逻辑芯片控制第二开关断开,从而控制第二电源通过底层焊盘向底层电极输入电压为0V;外部异常判断是指,在电路板上设置有信息采集模块,信息采集模块连接至逻辑芯片;信息采集模块检测核心电子芯片的电压、电流、时钟、异常ID访问和结构完整性的信号,信号经逻辑芯片分析,如果逻辑芯片判断信号不正常,逻辑芯片控制第二开关闭合,从而第二电源向底层电极施加电压信号,进一步确认执行自毁时,逻辑芯片控制第一开关闭合,从而第一电源向中间层电极施加电压或电流信号;当逻辑芯片确认取消执行自毁时,逻辑芯片控制第二开关断开,从而控制第二电源通过底层焊盘向底层电极输入电压为0V。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111502457.9A CN114067855B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种含能材料驱动芯片自毁控制机构系统及其实现方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111502457.9A CN114067855B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种含能材料驱动芯片自毁控制机构系统及其实现方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114067855A true CN114067855A (zh) | 2022-02-18 |
CN114067855B CN114067855B (zh) | 2022-05-10 |
Family
ID=80229030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111502457.9A Active CN114067855B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种含能材料驱动芯片自毁控制机构系统及其实现方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114067855B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114784932A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-07-22 | 北京理工大学 | 一种用于弹药信息安全的自发电自毁微系统及其实现方法 |
CN114920331A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-08-19 | 中领水净科技(深圳)有限公司 | 一种基于电解离子水的自毁方法和系统 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101527159A (zh) * | 2009-04-18 | 2009-09-09 | 深圳市新国都技术股份有限公司 | 信息存储电路防盗取装置及其方法 |
CN103514383A (zh) * | 2012-06-29 | 2014-01-15 | 北京理工大学 | 外嵌式芯片爆炸自毁微型装置 |
CN104867885A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-26 | 丁旭冉 | 一种可自毁非易失性存储芯片及其制备方法 |
US9656926B1 (en) * | 2012-07-19 | 2017-05-23 | Sandia Corporation | Self-consuming materials |
-
2021
- 2021-12-10 CN CN202111502457.9A patent/CN114067855B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101527159A (zh) * | 2009-04-18 | 2009-09-09 | 深圳市新国都技术股份有限公司 | 信息存储电路防盗取装置及其方法 |
CN103514383A (zh) * | 2012-06-29 | 2014-01-15 | 北京理工大学 | 外嵌式芯片爆炸自毁微型装置 |
US9656926B1 (en) * | 2012-07-19 | 2017-05-23 | Sandia Corporation | Self-consuming materials |
CN104867885A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-26 | 丁旭冉 | 一种可自毁非易失性存储芯片及其制备方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114784932A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-07-22 | 北京理工大学 | 一种用于弹药信息安全的自发电自毁微系统及其实现方法 |
CN114784932B (zh) * | 2022-04-08 | 2022-08-23 | 北京理工大学 | 一种用于弹药信息安全的自发电自毁微系统及其实现方法 |
GB2618663A (en) * | 2022-04-08 | 2023-11-15 | Beijing Institute Tech | Self-generating self-destruction microsystem for information security of ammunition and implementation method thereof |
CN114920331A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-08-19 | 中领水净科技(深圳)有限公司 | 一种基于电解离子水的自毁方法和系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114067855B (zh) | 2022-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN114067855B (zh) | 一种含能材料驱动芯片自毁控制机构系统及其实现方法 | |
KR100782162B1 (ko) | 전 고상 박막전지를 구비하는 비축전지 | |
US20030151868A1 (en) | Over-voltage secondary battery protector and system using same | |
TWI256159B (en) | Safety element for battery and battery with the same | |
US9136543B2 (en) | Battery system having battery module, thermal switch, heating source and pin structure | |
CN107091599A (zh) | 一种集成的冲击片起爆装置 | |
KR100307311B1 (ko) | 초소형리저브-배터리셀 | |
CN110793407A (zh) | 高能量电容储能等离子点火具数码电雷管 | |
GB2497920A (en) | Apparatus for storing data includes an SSD and means for causing physical damage to the SSD | |
CN112420446B (zh) | 一种冗余柔性触点接触的惯性开关 | |
CN104033039B (zh) | 一种电子锁头、钥匙及开锁控制方法 | |
CN114093669B (zh) | 电容器和电子设备 | |
CN204332778U (zh) | 一种防止静电的薄膜键盘 | |
CN209570089U (zh) | 一种基于直列式引信的自毁装置 | |
CN111613607B (zh) | 柔性有机发光二极管显示面板 | |
US11287918B2 (en) | Pressure sensing device, display panel and method of manufacturing the same, display device | |
CN204103884U (zh) | 一种由常通向常断状态转换的固态电子开关 | |
CN114784932B (zh) | 一种用于弹药信息安全的自发电自毁微系统及其实现方法 | |
RU2790351C1 (ru) | Устройство экстренного уничтожения микросхем памяти | |
CN108238582B (zh) | 一种应用于引信的微尺度mems能量疏导器件及其制备方法 | |
CN208462130U (zh) | 一种通孔pcb板安全线路过孔保护结构 | |
US9996707B2 (en) | Method and apparatus for destructing compromised devices | |
CN106933124B (zh) | 一种基于无线组网实现智能切割自毁的系统及其自毁方法 | |
CN219963048U (zh) | 消融电极 | |
CN211982212U (zh) | 一种安全性高的电子芯片 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |