周立彥，朱思雄，王劍峰

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所，江蘇無(wú)錫 214072）

1 引言

現(xiàn)代社會(huì)是信息化的社會(huì)，電子元器件作為信息化構(gòu)建基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍工、通信、醫(yī)療、教育等各個(gè)領(lǐng)域，從衛(wèi)星宇航到可穿戴設(shè)備無(wú)所不至。在追求電子元器件功能化、小型化、多樣化的同時(shí)，可處理化的需求同樣迫切，體現(xiàn)為兩個(gè)層面的原因：一方面，防范核心電子器件被反向研究后，器件存儲(chǔ)信息以及器件本身制造工藝的秘密泄露，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）于2013年啟動(dòng)了消失可編程資源項(xiàng)目（VAPR）[1]，致力于電子器件的粉碎/降解研究，目的在于防止因逆向工程和仿制而導(dǎo)致的先進(jìn)技術(shù)泄露和軍事優(yōu)勢(shì)損失；另一方面，電子元器件多含穩(wěn)定的半導(dǎo)體或重金屬材料，在電子器件損壞、被遺棄的同時(shí)會(huì)造成垃圾堆積和有毒物質(zhì)排放的問(wèn)題，從環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展角度對(duì)可降解、低毒性、工藝兼容性電子材料的發(fā)展和應(yīng)用也提出了需求[2-3]。

對(duì)于存儲(chǔ)信息的保護(hù)措施，現(xiàn)有大量系統(tǒng)采用消磁、覆寫(xiě)、清洗、程序擦除等軟件方法刪除存儲(chǔ)內(nèi)容，例如飛利浦公司的磁阻RAM，采用包裹式的磁箔保護(hù)芯片，當(dāng)磁箔被打開(kāi)破壞時(shí)磁體便會(huì)擦除芯片數(shù)據(jù)[4]；某些硬件保護(hù)手段會(huì)加入升壓電路，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵MOS管柵氧層的不可逆擊穿實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)信息的鎖定[5-7]。這些方法在一定程度上可以保護(hù)器件的存儲(chǔ)信息，但軟件方法并不能對(duì)器件的物理構(gòu)造形成不可逆的改變，軟件類(lèi)型的保護(hù)可以被破解，硬件的工藝、構(gòu)造信息仍可以被反向讀取。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電子器件核心秘密最徹底的保護(hù)，只有采用極端的硬件保護(hù)手段，將器件本身完全破壞。本文闡述、比較了近年來(lái)不同類(lèi)型的電子器件自毀技術(shù)。

2 電子器件自毀技術(shù)

由于部分電子器件自毀技術(shù)涉及軍工武器裝備，當(dāng)前可追蹤到的電子器件自毀技術(shù)大致有以下幾種類(lèi)別：采用可降解的襯底材料、半導(dǎo)體、金屬互連導(dǎo)體以及封裝材料作為器件的主要部件，當(dāng)器件完成功能后，通過(guò)水溶液、溫度或光線(xiàn)觸發(fā)，全部或部分部件在短時(shí)間內(nèi)完成降解；通過(guò)在器件結(jié)構(gòu)上引入應(yīng)力，物理破壞器件微結(jié)構(gòu)使器件失去功能；通過(guò)在器件上增加毀傷部件，包括化學(xué)腐蝕劑、含能發(fā)火部件等，通過(guò)腐蝕、爆炸手段毀傷器件。這些自毀技術(shù)通常配合控制自毀的電路系統(tǒng)，可通過(guò)電、熱、光信號(hào)觸發(fā)機(jī)能，在特定情形下對(duì)器件實(shí)現(xiàn)徹底破壞。

2.1 瞬態(tài)電子技術(shù)

近年來(lái)，基于可降解材料的瞬態(tài)電子技術(shù)得到了快速發(fā)展，區(qū)別于傳統(tǒng)電子器件材料的環(huán)境穩(wěn)定性，可降解材料在特定外界刺激下可以發(fā)生即時(shí)降解，實(shí)現(xiàn)器件的自我毀滅。同時(shí)，瞬態(tài)電子技術(shù)基本兼容柔性電子應(yīng)用需求，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。

2012年，伊利諾伊大學(xué)ROGERS課題組研制出首個(gè)生物自分解硅基CMOS器件[2]，如圖1所示。硅材料在生物體中本具有緩慢的溶解性，納米級(jí)別硅薄膜構(gòu)成的器件可以在幾分鐘內(nèi)溶解于水中。采用同樣可溶解的金屬鎂作為導(dǎo)體、氧化鎂作為絕緣材料，器件整體由蠶絲蛋白材料進(jìn)行封裝，通過(guò)改變蠶絲蛋白的厚度和結(jié)晶度可以調(diào)節(jié)器件溶解前正常工作的時(shí)長(zhǎng)。一旦絲質(zhì)封裝溶解后，電路會(huì)迅速失去功能，500 nm厚度的天線(xiàn)在室溫下僅需2 h可完全溶解于去離子水[3]。對(duì)于生物體應(yīng)用，溶解后進(jìn)入生物體內(nèi)的微量硅、鎂也不會(huì)對(duì)生物體造成損傷。

圖1 伊利諾伊大學(xué)ROGERS課題組研制的首個(gè)生物自分解硅基CMOS器件

ROGERS課題組在隨后的研究中開(kāi)發(fā)了植入老鼠體內(nèi)的發(fā)熱電阻線(xiàn)圈、超薄電子傳感器，均可在完成使命后完全溶解于老鼠體內(nèi)[8]。這類(lèi)可降解植入型器件在臨床醫(yī)學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用前景，當(dāng)前的醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備體積龐大、具有侵入性，且需持續(xù)物理連接，限制了病人的活動(dòng)范圍、減慢康復(fù)速度，甚至帶來(lái)過(guò)敏、感染和死亡等問(wèn)題。一旦新型傳感器通過(guò)臨床試驗(yàn)，在植入人體后通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式進(jìn)行通信，無(wú)需電線(xiàn)連接，還可在使命完成后自行溶于人體，可大幅減少痛苦和手術(shù)次數(shù)。

深圳大學(xué)周學(xué)昌課題組在2019年報(bào)道了基于有機(jī)電子材料的瞬態(tài)應(yīng)用[9]，采用可溶性銦化鎵（EGaIn）或鎵銦錫（GaInSn）等室溫液態(tài)金屬作為導(dǎo)體材料，填充到聚乙烯醇（PVA）襯底上的微通道中形成圖形化電路。該工藝可以實(shí)現(xiàn)180μm的器件厚度，340μm的導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)寬，器件具有良好的柔韌性與穩(wěn)定性，具備柔性電子器件應(yīng)用條件。在降解試驗(yàn)中，采用該工藝制作的LED陣列在十多分鐘內(nèi)逐步溶解于去離子水中，從而失去功能，如圖2所示。近期，哈佛大學(xué)JAMSHIDI等在此基礎(chǔ)上，在PVA襯底的有機(jī)合成過(guò)程中加入碳酸氫鈉和檸檬酸[10]，固化后該襯底遇水溶解，同時(shí)碳酸氫鈉檸檬酸的反應(yīng)釋放大量二氧化碳?xì)怏w使PVA體積快速膨脹，可極大加速溶解速度。

圖2 采用可溶性室溫液態(tài)金屬和PVA襯底制備的LED電路降解過(guò)程

從當(dāng)前研究進(jìn)展來(lái)看，瞬態(tài)電子技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了完全降解、低環(huán)境危害的理念，在環(huán)保和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有極高的應(yīng)用前景和開(kāi)發(fā)價(jià)值。然而這類(lèi)可降解器件強(qiáng)烈依賴(lài)于新材料及工藝技術(shù)，器件降解時(shí)效性相對(duì)較差，并且與當(dāng)前硅工藝難以兼容，集成度相對(duì)簡(jiǎn)單、功能單一，難以滿(mǎn)足常規(guī)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求。

2.2 應(yīng)力破壞方法

應(yīng)力破壞方法同樣是近些年自毀領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，相比瞬態(tài)降解的理念更為直觀(guān)純粹。在器件中引入應(yīng)變已有廣泛的研究，例如應(yīng)變硅器件即是通過(guò)引入微弱應(yīng)變調(diào)整原子間距從而改善溝道載流子遷移率。應(yīng)力的來(lái)源主要分為兩種類(lèi)型，一種是在生長(zhǎng)過(guò)程中因不同材料性質(zhì)（晶格常數(shù)、摻雜屬性等）在界面處相互拉伸或收縮產(chǎn)生的本征應(yīng)力，另一類(lèi)是由溫度或其他外界因素引起體積膨脹而產(chǎn)生的應(yīng)力。通過(guò)微結(jié)構(gòu)、應(yīng)用條件的調(diào)控，將器件中應(yīng)力作用放大到一定程度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)器件不可修復(fù)的物理破壞效果。

2014年，猶他大學(xué)BANERJEE等公布了一種利用微球熱應(yīng)力破壞芯片的方法[11]，他們?cè)诠杵峡涛g出微槽陣列，并將熱膨脹微球填充其中。采用40μm直徑、具有核殼結(jié)構(gòu)的聚合物微球，加熱到130～160℃使微球體積膨脹達(dá)到60倍以上，高達(dá)30 MPa的強(qiáng)應(yīng)力通過(guò)微槽傳遞到芯片上使芯片完全碎片化，如圖3所示。

圖3 熱膨脹微球應(yīng)力破壞技術(shù)

為了簡(jiǎn)化工序、提高可制造性，阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)GUMUS等將聚合物膨脹微球薄膜布置在電路硅襯底之下，針對(duì)電路特定位置埋置熱阻，通過(guò)薄膜局部受熱膨脹達(dá)到了崩壞硅襯底的效果[12]。電子科技大學(xué)夏好松等在陶瓷基板凹槽中填充吸水樹(shù)脂，該樹(shù)脂在數(shù)分鐘內(nèi)吸水、體積膨脹百倍以上，同樣取得了基板斷裂的效果[13]。

依托于美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）的可自分解電子元器件研制項(xiàng)目（VPAR），施樂(lè)公司帕洛阿爾托研究中心于2015年發(fā)布了一種自銷(xiāo)毀芯片[14]。該芯片采用康寧的鋼化玻璃作為芯片基底，并通過(guò)離子交換技術(shù)在基底引入強(qiáng)應(yīng)力。自毀功能通過(guò)激光或無(wú)線(xiàn)信號(hào)觸發(fā)，芯片接收信號(hào)后加熱升溫，基底受到熱沖擊后應(yīng)力突破臨界點(diǎn)開(kāi)始碎裂，并且內(nèi)部強(qiáng)應(yīng)力會(huì)促使基底持續(xù)碎裂，在數(shù)秒內(nèi)破裂為無(wú)法復(fù)原的一堆碎渣，實(shí)現(xiàn)徹底的芯片保護(hù)，如圖4所示。該技術(shù)呈現(xiàn)了較完整的商用形態(tài)，觸發(fā)方法靈活多樣化，在集成度、功能性上可以做進(jìn)一步的提升。

圖4 施樂(lè)公司帕洛阿爾托研究中心的自銷(xiāo)毀芯片

應(yīng)力破壞屬于器件的物理毀傷方法，近年來(lái)在DARPA的推動(dòng)下引起了國(guó)內(nèi)外的研究關(guān)注。該類(lèi)型同樣具有較好的安全性和可實(shí)現(xiàn)性，為了達(dá)成精準(zhǔn)高效的毀傷，微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和微加工的技術(shù)能力是實(shí)施關(guān)鍵。

2.3 化學(xué)腐蝕方法

采用化學(xué)試劑對(duì)電子器件的導(dǎo)體或襯底材料進(jìn)行腐蝕破壞，是一種直觀(guān)可行的器件毀傷方法，如圖5所示。其關(guān)鍵在于，器件工作時(shí)需要保證化學(xué)腐蝕劑與電路的絕對(duì)隔離；一旦接受自毀指令，能夠快速準(zhǔn)確地釋放腐蝕劑，使之與腐蝕目標(biāo)接觸反應(yīng)。2010年北京科技大學(xué)提出了一種構(gòu)建于芯片電路之上的微機(jī)電部件，通過(guò)混合不同化學(xué)試劑形成殺傷性液體并噴涂到芯片表面進(jìn)行腐蝕[15]。盡管該方法具有一定的理論可行性，但多腔體和MEMS部件的集成難度極大。

圖5 常規(guī)器件中金屬、氧化硅（SiO2）、硅（Si）的化學(xué)腐蝕[16]

為降低工藝難度，在電路封裝時(shí)直接加入包含腐蝕液的隔離腔體，腔體本身接收特定信號(hào)發(fā)生解體、破裂，從而使腐蝕液流出對(duì)電路進(jìn)行破壞。猶他大學(xué)BANERJEE等于2013年公布了一種典型的腐蝕劑腔體封裝工藝，如圖6所示，可用于自毀電子器件[17]。該工藝在預(yù)置加熱層之上，采用聚對(duì)二氯甲苯（Parylene-C，熔化溫度約290℃）作為腔體材料：首先在圖形化的光刻膠上用聚對(duì)二氯甲苯進(jìn)行包覆，隨后在丙酮浸泡中、通過(guò)聚對(duì)二氯甲苯表面開(kāi)口將被包覆的光刻膠犧牲去除，形成空腔，最后在空腔中注入稀釋氫氟酸并封口（光刻膠Su-8）。接受指令后，加熱層在30 W直流功率下使腔體分解，氫氟酸先后腐蝕氧化硅保護(hù)層、電路、襯底，實(shí)現(xiàn)器件的毀傷。

圖6 典型腐蝕劑腔體結(jié)構(gòu)[17]

伊利諾伊大學(xué)PARK等于2015年公布了一種同樣采用熱觸發(fā)的腐蝕型器件，制備方法進(jìn)一步簡(jiǎn)化[18]。其核心部件為蠟封的酸液微囊，如圖7所示，該微囊采用50μm厚度蠟質(zhì)硅膠（熔融溫度43℃），在70℃下緩慢滴加混合甲磺酸制備而成，冷卻后形成包含甲磺酸微囊的硅膠層。將該酸液微囊膠層貼裝到器件表面之前，額外旋涂一層15μm厚度的硅樹(shù)脂作為保護(hù)層。器件通過(guò)特定的加熱電阻發(fā)熱觸發(fā)自毀功能，在加熱到55℃以上時(shí)蠟封徹底融化，釋放酸液腐蝕鎂材質(zhì)電路；環(huán)狀聚苯二醛（cPPA）材料在酸性條件下解聚合為鄰苯二甲醛（o-PA），作為襯底材料可以實(shí)現(xiàn)器件的徹底分解。

圖7 含有酸性微囊的自毀器件[18]

采用化學(xué)腐蝕實(shí)現(xiàn)器件完全破壞是最為經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的方法之一，這種類(lèi)型的毀傷器件采用對(duì)溫度敏感的可降解聚合物材料用作腐蝕劑的包封，可應(yīng)用于特定類(lèi)型電子器件。聚合物材料的降解溫度過(guò)低時(shí)會(huì)限制器件的工作溫度，而聚合物材料的降解溫度過(guò)高又對(duì)內(nèi)置加熱結(jié)構(gòu)和封裝工藝提出苛刻要求。并且，高分子聚合物材料和化學(xué)腐蝕劑在長(zhǎng)期保存下難以保證性質(zhì)的穩(wěn)定性，使用中難免存在安全隱患。

2.4 含能材料熱毀傷

半導(dǎo)體橋、納米含能膜等含能劑材料是傳統(tǒng)火工品微型化的延伸，近年來(lái)得到了快速的研究發(fā)展。傳統(tǒng)火工品是指使用火藥、炸藥，在一定外界刺激下產(chǎn)生燃燒、爆炸、做機(jī)械功的一次性器件或裝置。常規(guī)武器彈藥的點(diǎn)火、彈道修正，航天器、衛(wèi)星的姿態(tài)控制、解鎖分離等功能的實(shí)現(xiàn)均離不開(kāi)火工品。雖然傳統(tǒng)火工品也用于無(wú)法回收武器彈藥的銷(xiāo)毀工作，但涉及電子器件、微型芯片的自毀時(shí)，面臨著封裝尺寸過(guò)大問(wèn)題和安全隱患，而且面對(duì)微小尺寸目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)毀傷[19]。含能材料即可作為火藥炸藥裝置的引燃部件，因其本身放熱特性也可直接作用于微型目標(biāo)，并且相比其他方法，含能材料毀傷過(guò)程更為猛烈、迅速。

這類(lèi)含能劑的原理是基于自蔓延反應(yīng)，其特點(diǎn)是通過(guò)必要的外部供能引起局部化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)在體系自身放熱支持下形成傳遞，最終蔓延至整體，最典型的即是鋁熱反應(yīng)。南京理工大學(xué)自2004年以來(lái)開(kāi)展了Zr/CuO、Mg/CuO、Al/CuO等體系復(fù)合薄膜材料的制備，并對(duì)其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、爆炸性能進(jìn)行了深入對(duì)比。2010年，朱朋等在Al/CuO體系基礎(chǔ)上提出了一種介電式復(fù)合薄膜點(diǎn)火橋[20]，如圖8所示。該點(diǎn)火橋由Al/CuO/Al薄膜層構(gòu)成，通過(guò)磁控濺射工藝制備，面積可達(dá)到毫米級(jí)。點(diǎn)火橋由金屬Al層作為電極，CuO薄膜作為橋體的電介質(zhì)層，通過(guò)調(diào)控CuO薄膜厚度可以改變點(diǎn)火橋的電阻值，從而影響點(diǎn)火供能，通過(guò)60 V直流電壓可以激發(fā)。而當(dāng)設(shè)計(jì)值為0.8μm/1.0μm/0.8μm時(shí)反應(yīng)放熱達(dá)到最高，溫度達(dá)到2500 K。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了含能薄膜結(jié)構(gòu)的微型化，并取得了良好的放熱效果，但激發(fā)條件相對(duì)苛刻，集成到電路中具有一定難度。

圖8 Al/CuO半導(dǎo)體橋相關(guān)研究[20]

根據(jù)已有報(bào)道，自蔓延含能材料體系包括Al/CuO、Al/MoOx、Al/Bi2O3、Al/Fe2O3、Mg/CuO、Mg/MnO、Al/CuPc、Al/Ni、Al/NiCo2O4、Al/Co3O4等。對(duì)于自蔓延薄膜材料，其原子的擴(kuò)散主要發(fā)生在垂直于層的方向上，而熱擴(kuò)散發(fā)生在平行于層的方向上，因此自蔓延的反應(yīng)活性、傳播速度取決于薄膜的層間結(jié)構(gòu)。圖盧茲大學(xué)的BAHRAMI等對(duì)Al/CuO磁控濺射的單層沉積厚度進(jìn)行調(diào)控，制成周期型結(jié)構(gòu)的多層膜[21]，如圖9所示。研究發(fā)現(xiàn)放熱量隨著沉積厚度的減小而提升，同時(shí)觸發(fā)溫度進(jìn)一步降低，自蔓延反應(yīng)速率得到提高，厚度150 nm的多層膜結(jié)構(gòu)燃燒速率可達(dá)到80 m/s。

圖9 Al/CuO周期性多層膜結(jié)構(gòu)[21]

采用納米線(xiàn)、納米微球等微結(jié)構(gòu)有利于提高體系材料的接觸面積，進(jìn)一步提高含能劑的反應(yīng)活性。2013年猶他大學(xué)PANDEY等公布了一種鋁熱含能劑的旋涂制備方法[22]。該方法將直徑小于100 nm的氧化銅、鋁納米顆粒表面活性化后，經(jīng)過(guò)充分超聲混合、自組裝形成鋁熱含能劑。為了降低觸發(fā)點(diǎn)、提高可燃性，混合劑中可以添加一定配比的汽油。隨后利用旋涂方法在目標(biāo)電路上制備了0.5 mm厚度的含能膜。該鋁熱劑的理論放熱溫度達(dá)到3700 K，通過(guò)電火花裝置引燃后，毫米級(jí)尺寸的含能膜在數(shù)秒內(nèi)完成反應(yīng)，并可以觀(guān)察到明顯的燃燒反應(yīng)過(guò)程，預(yù)置的電路結(jié)構(gòu)被完全燒毀。在后續(xù)的研究中，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步優(yōu)化了含能膜性能與自毀器件工藝流程[23]，器件毀傷時(shí)間進(jìn)一步縮短到1 s以?xún)?nèi)，如圖10所示。該方法相比磁控濺射生長(zhǎng)多層膜的方法更為快捷，且適用于大面積的涂覆制備。但同時(shí)，該方法存在金屬顆粒散落的隱患，一旦接觸芯片或封裝的線(xiàn)路會(huì)引起短路等失效問(wèn)題。

圖10 猶他大學(xué)旋涂制備鋁熱含能劑的應(yīng)用效果[23]

除了基于自蔓延原理的材料體系，多孔硅具有高比表面積與高表面活性，還原性質(zhì)較強(qiáng)，被氧化時(shí)可以大量放熱，因此可以直接利用硅襯底材料制備含能材料。南京理工大學(xué)王守旭等采用電化學(xué)雙槽腐蝕法在P型單晶硅片上生長(zhǎng)100μm多孔硅薄膜層后，在高氯酸鹽溶液中通過(guò)超聲強(qiáng)化填充制備的多孔硅含能芯片[24]，在450℃下可發(fā)生猛烈爆炸，如圖11所示。

圖11 多孔硅含能芯片應(yīng)用[24]

2016年，韓國(guó)國(guó)民大學(xué)YOON等另辟蹊徑，采用硝基纖維紙作為襯底材料、碳納米管作為晶體管制備了一種熱觸發(fā)可降解器件[25]。紙質(zhì)襯底本可用于柔性電子器件，利用其可燃性質(zhì)又可實(shí)現(xiàn)器件降解。器件結(jié)構(gòu)如圖12所示，在硝化纖維紙上分別采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）制備圖形化氧化硅絕緣層，采用原子層沉積（ALD）制備柵氧層，通過(guò)碳納米管打印形成頂柵型晶體管陣列。觸發(fā)通過(guò)襯底背面的銀電阻加熱器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)加熱到250℃時(shí)，襯底被引燃，在數(shù)秒內(nèi)完成燃燒降解。相比爆炸型多孔硅技術(shù)，紙質(zhì)材料燃燒相對(duì)安全可控，并能夠?qū)崿F(xiàn)器件的完全降解，幾乎不剩殘?jiān)?；相比溶解型降解，該方法更為快捷，在?shù)秒內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)功能。

圖12 基于硝基纖維紙、碳納米管材料的可降解器件[25]

微型化的火工品可用于電路結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)爆破，其觸發(fā)條件相對(duì)單一，通常采用高壓或電火花方式觸發(fā)。由于其放熱性能與微觀(guān)結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，為保證器件正常使用、減小安全隱患，合適的材料體系和高效的放熱結(jié)構(gòu)是開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。

采用上述幾種毀傷手段的器件，若僅采用溫度、震動(dòng)等被動(dòng)觸發(fā)機(jī)制，可應(yīng)對(duì)的情況有限，同時(shí)會(huì)限制器件本身的使用環(huán)境，使器件可靠性大大降低。為此，通常需要配備相應(yīng)的控制系統(tǒng)，具備無(wú)線(xiàn)通信、監(jiān)測(cè)傳感等功能，既能被動(dòng)應(yīng)對(duì)使用情景，也能主動(dòng)觸發(fā)銷(xiāo)毀功能。傳統(tǒng)火工品自毀技術(shù)采用機(jī)械方法，即鐘表定時(shí)系統(tǒng)觸發(fā)火工品實(shí)現(xiàn)器件自毀。分立電子元件自毀技術(shù)，是通過(guò)大電容充放電過(guò)程控制時(shí)間，但響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，同樣存在可靠性問(wèn)題。在分立電子元件的基礎(chǔ)上，專(zhuān)用集成電路和微處理器逐步發(fā)展并成為控制系統(tǒng)的主流[26]，具有體積小、可植入、可程序化等特點(diǎn)，并逐步向智能化趨勢(shì)發(fā)展。監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)中包含不同類(lèi)型的傳感器，從電學(xué)[27-28]、機(jī)械[29]、溫度[30]、光學(xué)[31]等角度判斷器件是否處于異常工作狀態(tài)，例如暴力拆卸時(shí)的外力施加和非法烘烤溫度、管殼被打開(kāi)時(shí)的光照都可作為觸發(fā)信號(hào)；在獨(dú)立電源系統(tǒng)支持下，即使器件斷電，控制系統(tǒng)仍可以進(jìn)行內(nèi)部掃頻監(jiān)控并發(fā)出自毀指令。用于控制自毀的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)將會(huì)愈加復(fù)雜化，功能愈加多元化，以應(yīng)對(duì)電子器件在多種使用場(chǎng)景下的安全隱患。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文闡述了當(dāng)前可追蹤的幾種不同類(lèi)別的電子器件自毀技術(shù)，用以實(shí)現(xiàn)徹底的信息安全防護(hù)，包括在器件上增加額外化學(xué)腐蝕部件、含能發(fā)火部件，基于硅基集成工藝的應(yīng)力放大結(jié)構(gòu)，以及通過(guò)材料降解實(shí)現(xiàn)的瞬態(tài)電子器件等。

化學(xué)腐蝕方法利用腐蝕劑對(duì)電路或襯底的接觸反應(yīng)毀壞器件，原理最為簡(jiǎn)單。其工藝關(guān)鍵是引入隔離腔體，既要保證電路正常工作時(shí)不受影響，同時(shí)自毀指令觸發(fā)時(shí)又能快速釋放腐蝕劑。該方法理論上適用于大部分器件，但腔體工藝相對(duì)復(fù)雜，且采用的高分子聚合物材料和化學(xué)腐蝕劑難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定保存，使用安全隱患和器件可靠性需要評(píng)估。

含能材料是傳統(tǒng)火工品微型化的延伸，直接作用于微型目標(biāo)，其毀傷過(guò)程相比化學(xué)腐蝕更為猛烈、迅速。含能材料的放熱性能與材料體系、微觀(guān)結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，為保證器件正常使用、減小安全隱患，合適的材料體系和高效的放熱結(jié)構(gòu)是開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。其中，自蔓延含能薄膜相比粉末含能劑、活化多孔硅等方式性能更容易調(diào)控，適用性更強(qiáng)?？紤]觸發(fā)條件采用高壓或電火花方式，在集成中需要額外的供電模塊。

應(yīng)力破壞方法是在襯底或基板引入特定的應(yīng)變結(jié)構(gòu)，在溫度驅(qū)使或水汽吸收條件下，利用放大的應(yīng)力破壞器件。這種方式與傳統(tǒng)工藝基本兼容，且不需要額外引入腐蝕、爆炸的部件，安全隱患非常低。但為實(shí)現(xiàn)高破壞精度和響應(yīng)速度，微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝實(shí)現(xiàn)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜。

瞬態(tài)電子方法是采用可降解材料構(gòu)造器件的襯底或電路結(jié)構(gòu)，在溫度、濕度甚至光照等條件下發(fā)生降解、使器件消滅的方法。這種方式高度依賴(lài)于微納材料科學(xué)與先進(jìn)加工手段，與傳統(tǒng)集成工藝難以兼容，當(dāng)前器件集成度較低、功能單一，且在時(shí)效性上遠(yuǎn)不如前幾種破壞方式。但該領(lǐng)域研究方興未艾，且與柔性電子、生物醫(yī)學(xué)等方向高度重合，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展意義。

當(dāng)前發(fā)展的幾種器件毀傷技術(shù)各有其適用特點(diǎn)，為應(yīng)對(duì)多種復(fù)雜使用情形自毀控制系統(tǒng)也向著智能化不斷提升完善。發(fā)展高可靠、快速響應(yīng)、低安全隱患的電子器件自毀技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)電子信息安全防護(hù)的根本手段；從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，也是對(duì)國(guó)外元器件工藝力量保持追趕步伐、甚至實(shí)現(xiàn)趕超的重要舉措之一。