基于flash存储器数据深度擦除的关键技术研究

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1、基于Flash存储器数据深度擦除的关键技术研究ResearchonErasure-in-DepthKeyTechnologyofFlashMemories领域：集成电路工程作者姓名：李雪民指导教师：赵毅强教授企业导师：贾凤鸣高级工程师天津大学电子信息工程学院二零一五年十二月摘要进入21世纪，信息技术深刻地影响并改变着经济、军事、文化等各个领域。一方面它让人们享受着科技带来的便捷，另一方面，信息在安全方面的隐患也日益突出。作为信息安全的一部分，存储器的安全也随着智能家居、智能城市的提出而备受重视。近些年来，越来越多的研究表明存储器中存在着数据残留现象，即数据经过擦除仍然有被恢复的可

2、能。这将给国家安全、商业秘密、个人隐私带来不同程度的影响。在此背景下，本文针对Flash存储器进行了数据深度擦除技术的研究。首先对Flash的数据残留现象进行了分析，明确了浮栅上的残留电子对数据残留的重要影响。针对浮栅上的残留电子进行了器件级建模，用9位以内的任意序列对Flash单元进行覆盖仿真，并提取数据残留值。依据这些数据残留值找出有效的数据深度擦除序列。另外，本文设计了漏电流读出电路，对深度擦除序列的有效性进行验证。考虑到与读出电路的交互，本文首先给出了Flash单元的实现方案，其中包括高压开关的设计和电流引导电路的设计。漏电流读出电路采用全差分跨阻放大器和电压放大器级联的

3、结构来提高跨阻增益，降低共模干扰。最后，本文还设计了一款混合型CMOS电压基准来为模拟模块提供恒定的偏置电压。本文对漏电流读出电路和CMOS电压基准采用0.18μm标准CMOS工艺进行设计，并给出了仿真结果。其中漏电流读出电路的输出摆幅为-2.974V~2.959V，跨阻增益为7.4MΩ，等效输入电流噪声为0.035nA，线性度良好；混合型CMOS电压基准的温漂系数为12.7ppm/°C，PSRR为-31.2dB，等效输出噪声为171μV。本文提出有效的数据深度擦除序列为PEPE或PEPEP（P代表编程，E代表擦除）。关键词：信息安全，Flash，数据残留，漏电流读出电路ABST

4、RACT21stcenturyhaswitnessedtheprofoundinfluenceofinformationtechnologyonareassuchaseconomy,militaryandculture.Informationtechnologyononehandmakespeoplefeelconvenientindailylife,whileontheotherhandsufferssecurityproblems.Asabranchofinformationsecurity,thesecurityofmemoriesgainsincreasinglyhigh

5、attention,especiallyaftertheproposalofsmarthomeandintelligentcity.Inrecentyears,moreandmoreresearcheshaveshowntheexistenceofdataremanenceinmemories,whichmeansdatastillcanberecoveredevenaftererasure.Thisphenomenonwillbringhugeharmfulnesstonationalsecurity,businesssecretandindividualprivacy.Bas

6、edonthisbackground,thisthesishasdevelopedtheresearchonerasure-in-depthforFlashmemories.Firstlydataremanenceisanalyzedthoroughlyandtheresidualelectronsonfloatinggateisfoundtobeanimportantfactor.Thendevicemodellingisestablishedconsideringtheresidualelectrons.Alldatasequencewithin9bitsareusedtoc

7、overvirginflashcellsinordertoobtaintheirremanencevalue.Afteranalysisofthoseremanencevalue,effectivedatasequencestoeliminatedataremanenceareputforward.Ontheotherside,adraincurrentreadoutcircuitisdesignedtovalidatetheeffectivenessoftheerasure-i