Radiation-hardened Design for Low-power Supercomputers

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K14667
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Electron device/Electronic equipment
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: Furuta Jun 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 助教 (30735767)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ソフトエラー / 重イオン / フリップフロップ

Outline of Final Research Achievements

We measured single event upsets (SEUs) in a 65 nm FDSOI process by heavy ion irradiation tests. SEU rates on a latch on a flip-flop depend on clock frequency and delay time of a combinational logic since SEU on slave latches cannot propagate through the combinational logic before clock signal turn to "1". SEU rates at 480 MHz are 2x - 4x smaller than those at 500 kHz.
We also proposed radiation-hardened flip-flop which is based on guard gate structure. Propsed flip-flop achieves 100 times higher soft error resilience.

Free Research Field

デジタル回路

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来のソフトエラー対策では全てのフリップフロップにエラー対策を施すために、過剰な対策かつ回路の消費電力の増加が極めて大きくなっていた。しかし本研究成果により、組み合わせ回路の遅延時間が大きいフリップフロップのエラーはその遅延時間によりエラーの伝播が阻害されることを示した。この組み合わせ回路の遅延時間による除去効果を考慮してソフトエラー対策を施すことで、全てのフリップフロップにエラー対策を施した場合と同等のソフトエラー耐性を実現しつつ消費電力を抑えることが可能となる。