2017 Fiscal Year Annual Research Report
半導体デバイスのミューオン誘起ソフトエラー率評価のための技術基盤構築
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16H03906
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
渡辺 幸信 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (30210959)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋本 昌宜 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (80335207)
金 政浩 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (80450310)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ミューオン / 半導体デバイス / 照射試験 / シングルイベントアップセット / 宇宙線ミューオン計測 / 粒子輸送シミュレーション / PHITS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、半導体デバイスに対するミューオン起因ソフトエラー評価用技術基盤要素として、①国内施設を活用したソフトエラー加速試験技術、②建屋内での宇宙線ミューオン計測技術、及び ③ミューオン起因ソフトエラーシミュレーション技術を開発し、それらを統合化して、ミューオン起因ソフトエラー率評価手法を確立することを目的にする。それぞれの開発基盤要素に対する本年度の研究実績は以下の通りである。
①J-PARC MUSEで実施した照射試験の実験データ解析を継続して行った。シングルイベントアップセット断面積導出で必要となる入射ミューオン束の導出手法を確立し、負ミューオン特性Ｘ線データの解析からミューオン停止位置での元素識別の可能性を調査した。また、前年度照射試験を行ったSRAMメモリーデバイスに対して、多セルビットエラー発生に対する入射角度依存性を調査する実験をJ-PARCで実施した。
②プラスチックシンチレータで構成された建屋内での宇宙線ミューオン計測装置を改良した。それをコンクリート建屋内に設置し、天頂角0度に対する20～340MeV領域のエネルギー分布データを取得した。200MeV以上に存在する他者のデータと一致し、滑らかに接続することを確認した。
③前年度開発した粒子・イオン輸送計算コードPHITSと簡易的な有感体積(SV)モデルを組み合わせたシミュレーション手法(PHITS-SV)をJ-PARC MUSE照射試験データの解析に適用した。SOTB実測データとPHITS-SVシミュレーションを比較し、臨界電荷量を調整することで実測データの正・負ミューオンSEU比を再現できることを示した。負ミューオン誘起SEUに対して、捕獲反応で２次的に発生する陽子とα粒子が大きな影響を及ぼすことを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで、当初の研究計画に沿って研究開発が進展している。コンクリート建屋における宇宙線ミューオン計測では、初めて20～200MeV以下の低エネルギーミューオンのエネルギー分布を測定でき、予想より順調に研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
３つの開発基盤要素に対して、今後の研究方針は以下の通りである。
①J-PARC MUSEで正・負ミューオン照射試験を行った同一デバイスに対して、DCビームを発生できる阪大RCNP MuSIC施設で照射試験を行い、SEU断面積の絶対値校正を行う。
②建屋内ミューオン計測では、同一場所で環境中性子計測も同時に行い、建屋内のミューオンと中性子フラックスの計測データを取得する。実測データと粒子輸送計算コードPHITSによるシミュレーションに基づいて、コンクリート等による遮蔽効果について考察する。
③PHITSとデバイスシミュレータHyENEXSSを連結させた統合シミュレーションシステムを用いて、MUSE及びMuSICで取得した測定データの解析を行う。負ミューオン捕獲反応により生成される２次イオンの効果を定量的に評価し、ソフトエラーに影響を与える負ミューオン捕獲反応の素過程を明らかにする。その結果に基づいて、シミュレーション精度向上に向けた物理モデルの改良指針を得る。
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[Presentation] Negative and positive muons-induced single event upsets in 65-nm static random access memories2018
Author(s)
Seiya Manabe, Yukinobu Watanabe, Wang Liao, Masanori Hashimoto, Keita Nakano, Hikaru Sato, Tadahiro Kin, Koji Hamada, Motonobu Tampo, Yasuhiro Miyake, Shin-ichiro Abe
Organizer
第８回Muon科学と加速器研究
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