2020 Fiscal Year Annual Research Report
Muon-induced soft error evaluation platform: future prediction based on measurement and simulation
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19H05664
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
橋本 昌宜 京都大学, 情報学研究科, 教授 (80335207)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安部 晋一郎 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (00727373)
渡辺 幸信 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (30210959)
佐藤 朗 大阪大学, 理学研究科, 助教 (40362610)
新倉 潤 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (50644720)
鎌倉 良成 大阪工業大学, 情報科学部, 教授 (70294022)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Keywords | ソフトエラー / ミューオン / 集積システム / VLSI / 信頼性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
課題1-1では、低エネルギー宇宙線ミュオン束計測システムの中心装置であるドリフトチェンバー２台の設計製作を完了し、その性能試験を実施した。また、ドリフトチェンバー内での宇宙線飛跡構築のアルゴリズムを開発し、PHITSコードを用いた粒子輸送シミュレーションによってその精度検証を行い、課題抽出を行った。課題1-2では、パルスミューオン施設におけるミューオンフラックスの絶対量測定とミューオン捕獲反応で生成する放射能の絶対値測定を可能にする新たな手法として、インビーム放射化法を構想した。
課題2-1では、入射ミューオンの時刻とビット反転位置を関連付けるため、高速にエラー発生がスキャンでき、発生したエラーの情報を出力可能な専用チップの設計を完了した。課題2-2では、12nm FinFET SRAMチップのソフトエラーレートを効率的に測定するための評価ボード設計・製造を行った。28nm SRAMチップの設計も行った。課題2-3では、ニューラルネットワークの演算を行っているGPUのエラーモードの測定と分析を行った。
課題3では、PHITSのJQMDモデルに表面合体モデル（Surface Coalescence Model）を導入することで、Si標的に対する負ミューオン原子核捕獲反応からの高エネルギー重陽子・三重陽子の放出に関する過小評価を改善した。次世代トランジスタNano Sheet Field Effect Transistor (NSFET)に放射線入射が与える影響をデバイスシミュレーションにより解析し，従来のFinFET構造との比較を行った。
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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
研究計画調書に記載した各課題の検討は順調に進んでいる。
課題1-1 は、宇宙線ミューオンの測定に必要な低エネルギーミューオン計測システムの設計・開発が期待通りに進んでいる。課題1-2 の物理基礎データの取得については、絶対値の精度向上のための技術開発が進んでいる。
課題2-1, 2-2 は、実験に必要なチップの設計や製造が順調に進んでいる。課題2-3 も実験による検討や計算機上での信頼性評価実験が順調に進んでいる。
課題3 のシミュレーションでは、既存の負ミューオン原子核捕獲反応モデルと測定で得られた速報版データとの比較検討が進んで、シミュレーションの精度向上が測られている。
課題4 の将来予測では、ナノシートFETのシミュレーションモデルの構築が順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題1-1は、製作した２台のドリフトチェンバーと永久磁石からなる電荷識別型宇宙線ミュオン計測システムを組み立て、宇宙線飛跡構築のアルゴリズムを改良しながら、実測データの蓄積を行う。課題1-2は、2020年度に構想したインビーム放射化法について、手法が有効に利用できる条件を検討する。
課題2-1では、設計したチップを評価するためのボード設計を行う。課題2-2では、28nm SRAMチップの製造を行うとともに、チップの基本動作の確認を行う。課題2-3では、ニューラルネットワークの脆弱部分を高速に見つける手法を検討する。
課題3では、PHITSにおいてMeson ExchangeCurrent（MEC）の寄与が考慮できるように実装を進める。ナノシートFETに放射線入射が与える影響をデバイスシミュレーションにより解析する。
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[Journal Article] Impact of Hydrided and Non-Hydrided Materials Near Transistors on Neutron-Induced Single Event Upsets2020
Author(s)
S. Abe, T. Sato, J. Kuroda, S. Manabe, Y. Watanabe, W. Liao, K. Ito, M. Hashimoto, M. Harada, K. Oikawa, and Y. Miyake
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Journal Title
Proceedings of International Symposium on Reliability Physics (IRPS)
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] nTD-Si検出器を用いた波形解析による粒子弁別可能な荷電粒子計測システムの開発2020
Author(s)
室田 拓哉, 川瀬 頌一郎, 渡辺 幸信, 真鍋 征也, 福田 宏哉, 西津 美咲, 田中 裕貴, 田村 幸大, 郷 慎太郎, 甲斐 民人, 永田 優斗, 新倉 潤, 北村 徳隆, 水野 るり恵
Organizer
日本原子力学会九州支部第40回研究発表講演会
