PCIe E1.S SSDモジュール

Swissbitのストレージは、標準化された暗号化キー管理およびセキュア消去機能に関するTCG Opal 2.0仕様に対応しています。Opalにより、起動前の認証、ユーザーベースのアクセス制御、およびハードウェア暗号化ストレージを義務付けるデータ保護規制への準拠が可能になります。IT管理者は、ストレージベンダーごとに専用のソフトウェアを導入することなく、暗号化ポリシーを一元的に管理できます。Opalのロック範囲機能により、ストレージを暗号化領域と非暗号化領域に分割することができ、保護されたデータと非暗号化のブートパーティションの両方を必要とするユースケースに対応します。

Swissbitは、パフォーマンスの低下を招くことなくフルディスク暗号化を実現するため、ハードウェア上でAES-256暗号化を実装しています。暗号鍵はコントローラのセキュアストレージに格納され、ホストシステムに公開されることはありません。暗号化は透過的に動作します。ホストが平文を書き込むと、コントローラがNANDストレージへの書き込み前に暗号化し、読み出し時に復号します。これにより、アプリケーションの変更を行うことなく、保存中のデータを保護します。ハードウェア暗号化はソフトウェア暗号化よりも高速に動作し、メモリ検査やオペレーティングシステムの脆弱性を通じて迂回されることはありません。 当社は、TCG OPALなどの標準インターフェースによる鍵管理に加え、特定の鍵階層を必要とするアプリケーション向けの独自ソリューションもサポートしています。

Swissbitのストレージは、改ざんされたファームウェアや悪意のあるファームウェアの実行を防ぐため、セキュアブート検証機能を実装しています。 コントローラの「信頼の根源（Root of Trust）」は、実行前に暗号署名を用いてファームウェアの真正性を検証します。信頼された鍵で署名されたファームウェアのみが実行可能です。これにより、暗号化機能を侵害したり、データを漏洩させたり、永続的なバックドアを作成したりする可能性のあるファームウェアレベルの攻撃からシステムを保護します。セキュアブートはシステムの信頼の連鎖をストレージにまで拡張するものであり、産業用IoT、医療機器、自動車システムなど、検証済みのブートシーケンスを必要とするアプリケーションにとって極めて重要です。

Swissbitは、さまざまなセキュリティ要件に対応するため、複数の消去方式を実装しています。「Secure Erase」は暗号技術を用いて暗号鍵を破壊し、NANDの上書きを行わなくてもデータを復元不可能にします（数秒で完了）。「Sanitize」はすべてのNANDセルを上書きし、DoD 5220.22-Mおよび同様のデータ消去基準を満たしますが、数分から数時間を要します。「Purge」は、暗号鍵の破壊と上書きを組み合わせ、最大限のセキュリティを実現します。 「Fast Erase」は、再利用のためにNANDを工場出荷時の状態にリセットします。アプリケーションは、セキュリティ要件と時間的制約、およびデバイスのライフサイクルをバランスよく考慮し、適切な消去方法を選択します。

Swissbitは、ホストインターフェースからNANDストレージに至るまで、CRCチェックサムとECC検証を用いたエンドツーエンドのデータパス保護を実現しています。これにより、電気的干渉、ファームウェアのバグ、またはNANDセルの故障による、目に見えないデータ破損を検出します。従来のストレージでは、NANDインターフェースでのみデータ整合性が検証されるため、コントローラの処理、バッファRAM、またはインターフェースロジックにおけるエラーは検出されません。 エンドツーエンドの保護機能は、すべての段階でデータの整合性を検証し、NANDから読み出されたデータがホストによって書き込まれたデータと一致することを保証します。

Swissbitのコントローラは、極端な温度環境下でもパフォーマンスとデータの完全性を維持するために、温度監視機能と適応型管理機能を実装しています。温度が動作限界値に近づくと、コントローラはデータへのアクセスを維持しつつ、熱による損傷を防ぐために動作を抑制します。温度依存型の読み取り再試行アルゴリズムは、現在の温度に基づいてエラー訂正の強度を調整し、温度による信号劣化を補正します。温度監視データはシステムレベルの熱管理と連携しており、組み込みシステム全体にわたる温度ストレスに対して協調的な対応を可能にします。

Swissbitは、予期せぬ停電時のデータ破損を防ぐため、ハードウェアによる停電保護機能を実装しています。停電検知回路が電源電圧を監視し、電圧が停電の兆候を示す閾値を下回ると、コンデンサからコントローラに電力が供給されます。これにより、実行中のNAND操作を完了させ、書き込みキャッシュをフラッシュし、メタデータを整合性のある状態に更新します。この処理には数ミリ秒しかかかりませんが、ファイルシステムの復旧、データ損失、あるいはドライブの完全な故障を招くようなデータ破損を防ぐことができます。 電源障害保護機能は、頻繁な電源のオン/オフ、電圧の不安定さ、予期せぬシャットダウンが発生しやすい産業用オートメーション、医療機器、および自動車用途において極めて重要です。

Swissbitは、BCHやリード・ソロモン符号と比較して優れたデータ復旧性能を実現するため、LDPC（低密度パリティチェック）誤り訂正方式を採用しています。LDPCは1ページあたりのビットエラー訂正能力が高く、エラー率の高いNANDでも信頼性の高い動作を可能にし、セルの劣化に伴いドライブの寿命を延ばします。これは、エラー率が高くなるMLC/TLC NANDや高温環境での動作において特に重要です。 LDPCの計算負荷の高さから、ハードウェアによる高速化が不可欠です。当社のコントローラは、パフォーマンスの低下を招くことなくリアルタイムで誤りを訂正するため、専用のLDPCエンジンを搭載しています。

Swissbitは、パリティ保護機能を備え、複数のNANDダイにデータを分散させるブロックRAIDアルゴリズムを採用しています。ダイが完全に故障した場合（エラー訂正機能の限界を超える場合）、ブロックRAIDは残りのダイからデータを再構築します。これにより、ホストレベルのRAIDコントローラを必要とせずに、ドライブレベルの冗長性を実現します。ブロックRAIDは、高い信頼性が求められるものの、RAID構成で複数のドライブを導入するためのスペース、電力、または複雑さの余裕がないアプリケーションにおいて、特に有用です。

Swissbitのストレージ製品は、導入後に発見された問題への対応、機能の追加、あるいはハードウェアの交換を伴わないパフォーマンスの向上を可能にする、安全な現場でのファームウェア更新をサポートしています。ファームウェアの更新には、悪意のあるファームウェアの注入を防ぐため、安全な配信メカニズム（署名付きイメージ、暗号化通信チャネル）が採用されています。更新プロセスではフォールバック機能が維持されており、新しいファームウェアの検証に失敗した場合や動作上の問題が発生した場合、コントローラーは自動的に以前の正常に動作していたファームウェアに戻ります。これにより、ライフサイクルの長い製品においても、デバイスが使用不能になるリスクを負うことなく、機能改善の恩恵を受けることが可能になります。