Soft-Error Screening for Low-Cost High-Reliability LSI Development

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02217
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: Kobayashi Daisuke 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (90415894)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 牧野 高紘 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子機能創製研究センター, 主幹研究員 (80549668)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 品質管理 / 機器・人間の信頼性 / 低炭素社会 / 放射線 / 量子ビーム産業応用

Outline of Final Research Achievements

Focusing on static random access memories (SRAMs), which are known as an important large scale integration (LSI) part for digital semiconductor chips such as microprocessors but also known as a vulnerable part to radiation soft errors, we investigated a correlation between the soft-error cross-section and the data retention voltage. We developed a new mathematical model (equation) that describes the soft-error cross section. It involves not only the data retention voltage but also radiation parameters as well as parameters for SRAMs such as power supply voltage and structures. It enables us to predict many things about the soft error tolerance without using radiation.

Free Research Field

電子デバイスおよび電子機器関連

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

開発した数理モデル（方程式）には従来のようなフリーパラメーターがなく全てのパラメーターの物理的意味が明解という特徴があり、放射線の強さや電源電圧が変わったらソフトエラー耐性がどう変わるかが一目でわかる。このことはソフトエラー耐性が何で決まっているかを明確にした点で学術的意義がある。また、パラメーターが変わったとき（例えば動作電圧を変えたとき）に改めて放射線試験をしなくてもわかることが多い。コストが高いことで知られる放射線試験の回数を減らしても半導体の信頼性を担保できる可能性を示した点で社会的意義がある。この数理モデル（方程式）を発表した論文は最優秀論文賞を受賞した。