一种固态硬盘闪存颗粒数据的快速清除方法与流程

本发明属于固态硬盘技术领域，具体涉及一种固态硬盘闪存颗粒数据的快速清除方法。

背景技术：

闪存是一种具有非易失性数据存储功能的存储器，其存储的数据可断电长期保持，广泛用于固态硬盘的数据存储。闪存所保存数据的基本单元是浮栅晶体管，其写操作前需要进行擦除。擦除时，对浮栅晶体管的源漏极施加高电压，栅极施加低电压，这样会使栅极和源漏极之间的浮栅中的电子隧穿到源漏极，使浮栅中的电子数减少，浮栅晶体管的阈值电压降低。当进行写操作时，对浮栅晶体管的源漏极施加低电压，栅极施加高电压，这样会电子从源漏极隧穿进入栅极和源漏极之间的浮栅中，使浮栅中的电子数增加，浮栅晶体管的阈值电压升高。当进行读操作时，通过施加不同栅极电压并检测晶体管是否导通，就可以判断存储的数据是0还是1。当进行擦除操作后，浮栅晶体管的阈值电压降低，则施加一定栅极电压时晶体管导通，此时存储的数据为1；当写入数据0后，浮栅晶体管的阈值电压升高，则施加同样的栅极电压时晶体管截止，此时存储的数据为0。

闪存的读写操作是以页为单位进行的，擦除操作是以块为单位进行的，块的容量大于页。鉴于浮栅晶体管的读写和擦除特性，更新页的操作需要先擦除整个块，再写入页。当删除页时，传统方法仅仅删除记录的页地址，而实际数据仍然保留不会被擦除，留下了数据泄露的隐患。有从业者提出了一些解决方式：

如一种固态硬盘数据擦除方法及其系统(中国专利申请cn105513640b)通过将全盘数据进行擦除并屏蔽固态硬盘物理层的通讯协议来实现数据的清除并防止后续对固态硬盘的访问。然而，该方法仍然无法消除数据泄露的风险。首先，可以将固态硬盘中的闪存颗粒取出用专门电路进行操作，仍然可以读取其内部存储的数据；其次，对于分别写入0和1的两个浮栅晶体管进行擦除后，由于其擦除前浮栅中存有的电子数不同，擦除后仍会保持细微不同，擦除前写入1的浮栅晶体管的阈值电压会略低于擦除前写入0的浮栅晶体管的阈值电压。因此通过精细调节栅极电压，仍有可能读出擦除前保存的数据，造成数据泄露。

另有一些固态硬盘数据销毁的方案采用输入高电压脉冲的方式使闪存颗粒外部端口发生击穿而无法进行读写，但其浮栅晶体管阵列不会受影响，通过聚焦离子束刻蚀与诱导沉积等方式可以将内部浮栅晶体管阵列的端口单独引出进行操作，就算闪存颗粒的外部端口发生了击穿，仍然可以读出内部浮栅晶体管阵列存储的数据。

另有一些固态硬盘的数据清除方法采用全盘写入随机数、全0等方式来消除数据痕迹，对于某128mb的闪存颗粒，256k字节为一个块，4k字节为一页，一个块的擦除时间约4ms，一页的写操作时间约2ms，完成全盘写入数据需要约1分钟，而全盘擦除仅需要约2秒。

由上可知，目前大多数固态硬盘数据销毁的方案采用全盘擦除方式，无法防止擦除操作后进行数据恢复；一些方案采用高压电脉冲方式，无法使内部浮栅晶体管阵列的数据被清除；一些方案采用全盘写入无效数据，但操作时间大大增加。

技术实现要素：

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理十分简单、操作简便、能够大幅缩短操作时间的固态硬盘闪存颗粒数据的快速清除方法。采用以下技术方案：

一种固态硬盘闪存颗粒数据的快速清除方法，包括如下步骤：

步骤1，当对闪存颗粒进行数据清除时，在擦除某一个块的数据时，应当逐步对该块中的每个页写入随机数，该写操作的维持时间为t；

步骤2，在完成该块的一个页操作之后，立即进行下一个页的操作；

步骤3，在完成当前块的操作之后，立即进行下一个块的操作；

步骤4，直至整个闪存颗粒数据的清除完毕。

本发明上述方法的核心原理就在于，对于分别写入0和1的两个浮栅晶体管进行擦除后，其阈值电压差异较小，此时通过极短时间的写操作即可破坏此差异，而无需维持足够的写操作时间保证数据的有效性。因此，一旦采用本发明的方法之后，全盘数据安全清除或许会增加少许时间，但相比全盘写入数据的时间则是大幅减少了。

进一步，所述时间t可以为该固态硬盘闪存颗粒写操作标称时间的1/2至1/1000。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的固态硬盘闪存颗粒数据的快速清除方法，原理十分简单、操作简便、能够大幅缩短操作时间，它利用对于分别写入0和1的两个浮栅晶体管进行擦除后其阈值电压差异较小的原理，此时通过极短时间的写操作即可破坏此差异，而无需维持足够的写操作时间保证数据的有效性。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的固态硬盘闪存颗粒数据的快速清除方法，当对闪存颗粒进行数据清除时，在擦除某一个块的数据时，应当逐步对该块中的每个页写入随机数，该写操作的维持时间为t；在完成该块的一个页操作之后，立即进行下一个页的操作；在完成当前块的操作之后，立即进行下一个块的操作；直至整个闪存颗粒数据的清除。

本发明上述方法的核心原理就在于：对于分别写入0和1的两个浮栅晶体管进行擦除后，其阈值电压差异较小，此时通过极短时间的写操作即可破坏此差异，而无需维持足够的写操作时间保证数据的有效性。因此，一旦采用本发明的方法之后，全盘数据安全清除或许会增加少许时间，但相比全盘写入数据的时间则是大幅减少了。

本发明一个具体应用实例，以对划分为n个块且每个块划分为m个页的闪存颗粒为例，其快速数据清除步骤如下：

步骤s100：初始化计数a＝1和b＝1，初始化时间t；

步骤s200：如果a≤n，则擦除第a块数据，转步骤s300，否则转步骤s700；

步骤s300：如果b≤m，则转步骤s400，否则转步骤s600；

步骤s400：对第a块中的第b页写入随机数，写操作维持时间为t；

步骤s500：b＝b+1，转步骤s300；

步骤s600：b＝1，a＝a+1，转步骤s200；

步骤s700：快速数据清除完成。

作为较佳的实施例，优选地，所述时间t可以为该固态硬盘闪存颗粒写操作标称时间的1/2至1/1000。

对于某128mb的闪存颗粒，256k字节为一个块，4k字节为一页，一个块的擦除时间约4ms，一页的写操作时间约2ms，全盘写入数据需要65536毫秒，有数据泄露隐患的全盘擦除需要约2048毫秒；而对于本发明，当优选t为10us时，全盘数据安全清除仅需要2375.68毫秒，相比全盘擦除仅增加16％的时间，相比全盘写入数据减少了96％的时间。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种固态硬盘闪存颗粒数据的快速清除方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，当对闪存颗粒进行数据清除时，在擦除某一个块的数据时，应当逐步对该块中的每个页写入随机数，该写操作的维持时间记为t；

步骤2，在完成该块的一个页操作之后，立即进行下一个页的操作；

步骤3，在完成当前块的操作之后，立即进行下一个块的操作；

步骤4，重复上述步骤，直至整个闪存颗粒数据清除完毕。

2.根据权利要求1所述的一种固态硬盘闪存颗粒数据的快速清除方法，其特征在于，步骤1中所述时间t为该固态硬盘闪存颗粒写操作标称时间的1/2至1/1000。

技术总结
本发明公开了一种固态硬盘闪存颗粒数据的快速清除方法，包括步骤，当对闪存颗粒进行数据清除时，在擦除某一个块的数据时，应当逐步对该块中的每个页写入随机数，该写操作的维持时间为T；在完成该块的一个页操作之后，立即进行下一个页的操作；在完成当前块的操作之后，立即进行下一个块的操作；直至整个闪存颗粒数据的清除完毕。本发明操作简便，能够大幅缩短操作时间，利用对于分别写入0和1的两个浮栅晶体管进行擦除后其阈值电压差异较小的原理，通过极短时间的写操作即可破坏此差异，而无需维持足够的写操作时间保证数据的有效性。

技术研发人员：吴佳;贺云冲;陈佳;戴华;李礼
受保护的技术使用者：上海威固信息技术股份有限公司
技术研发日：2020.12.25
技术公布日：2021.04.09