一時故障を低コストで補償する回路方式の検討

• 研究課題/領域番号: 21300014
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計算機システム・ネットワーク
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 小林 和淑 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (70252476)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2010年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2009年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
• キーワード: 一時故障 / VLSI / 信頼性

研究概要

本研究では、中性子やα線などの粒子線に起因するソフトエラーを低コストで補償するための回路方式の検討を行い、主に冗長化フリップフロップ(FF)とエラーを検出するためのセンサーの研究を行った。BCDMR FFを65nmプロセスにて試作し、中性子線にてそのエラー耐性を評価し、通常のD-FFの100倍以上のエラー耐性を持つこと、基板電位変動センサーにより、冗長化FFの反転を引き起こすMCU(複数ビット反転)がほぼ正確に検知できることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] An Area-efficient 65 nm Radiation-Hard Dual-Modular Flip-Flop to Avoid Multiple Cell Upsets (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本, 濱中, 古田, 小林, 小野寺
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Nuclear Science 巻: vol.58 号: 6 ページ: 3053-3059
  • DOI: 10.1109/tns.2011.2169457
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variation-Tolerance of a 65-nm Error-Hardened Dual-Modular-Redundancy Flip-Flop Measured by Shift-Register-Based Monitor Structures (2011)
  • 著者名/発表者名: 濱中, 山本, 古田, 久保田, 小林, 小野寺
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E94-A 号: 12 ページ: 2669-2675
  • DOI: 10.1587/transfun.E94.A.2669
  • NAID: 10030533865
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり
• [雑誌論文] A 65 nm Complementary Metal-Oxide-Semiconductor 400 ns Measurement Delay Negative-Bias-Temperature-Instability Recovery Sensor with Minimum Assist Circuit (2011)
  • 著者名/発表者名: 松本, 牧野, 小林, 小野寺
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: vol.50 号: 4S ページ: 04DE06-04DE06
  • DOI: 10.1143/jjap.50.04de06
  • NAID: 210000070301
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Area/Delay Efficient Dual-modular Flip-Flop with Higher SEU/SET Immunity (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Furuta, K.Kobayashi., et.al
  • 雑誌名: IEICE Trans.Electron. E93-C ページ: 340-346
  • NAID: 10026824857
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Regularity-Enhanced Layout on Variability and Circuit Performance of Standard Cells (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Sunagawa, H.Terada, A.Tsuchiya, K.Kobayashi, H.Onodera
  • 雑誌名: IPSJ Trans.System LSI Design Methodology 3 ページ: 130-139
  • NAID: 130000251502
  • 査読あり
• [学会発表] 微細化によるLSIの信頼性諸問題とその解決策 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林和淑
  • 学会等名: 広島大学先端物質科学研究科半導体集積科学専攻講演会
  • 発表場所: 東広島市(広島大学)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] Correlations between Well Potential and SEUs Measured by Well-Potential Perturbation Detectors in 65nm (2011)
  • 著者名/発表者名: 古田, 山本, 小林, 小野寺
  • 学会等名: Solid-State Circuits Conference
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] 微細化FPGAの信頼性諸問題 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林和淑
  • 学会等名: 関西FPGAカンファレンス
  • 発表場所: 大阪市(梅田センタービル)(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-28
• [学会発表] FPGA配線構造におけるRTNモデルを用いたNBTI遅延解析手法の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 籔内, 小林
  • 学会等名: DAシンポジウム
  • 発表場所: 下呂
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 寄生バイポーラ効果を考慮したソフトエラーによる一過性パルスのモデル化と評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 古田潤
  • 学会等名: DAシンポジウム
  • 発表場所: 下呂温泉(水明館)
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] FPGA配線構造におけるRTNモデルを用いたNBTI遅延解析手法の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 籔内美智太郎
  • 学会等名: DAシンポジウム
  • 発表場所: 下呂温泉(水明館)
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] スタンダードセルベースASICにおける多重化フリップフロップのソフトエラー耐性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 増田政基
  • 学会等名: スタンダードセルベースASICにおける多重化フリップフロップのソフトエラー耐性の評価
  • 発表場所: 兵庫県淡路市(淡路夢舞台)
  • 年月日: 2011-08-01
• [学会発表] The Impact of RTN on Performance Fluctuation in CMOS Logic Circuits (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊東, 松本, 西澤, 砂川, 小林, 小野寺
  • 学会等名: IEEE International Reliability Physics Symposium
  • 発表場所: Monterey, CA, USA
  • 年月日: 2011-04-13
• [学会発表] Measurement of Neutron-induced SET Pulse Width Using Propagation-induced Pulse Shrinking (2011)
  • 著者名/発表者名: 古田, 濱中, 小林, 小野寺
  • 学会等名: IEEE International Reliability Physics Symposium
  • 発表場所: Monterey, CA, USA
  • 年月日: 2011-04-13
• [学会発表] The Impact of RTN on Performance Fluctuation in CMOS Logic Circuits (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Ito
  • 学会等名: IEEE International Reliability Physics Symposium
  • 発表場所: 米国カリフォルニア州モントレー(Hyatt Regency)
  • 年月日: 2011-04-13
• [学会発表] Measurement of Neutron-induced SET Pulse Width Using Propagation-induced Pulse Shrinking (2011)
  • 著者名/発表者名: J.Furuta
  • 学会等名: IEEE International Reliability Physics Symposium
  • 発表場所: 米国カリフォルニア州モントレー(Hyatt Regency)
  • 年月日: 2011-04-13
• [学会発表] Modeling of Random Telegraph Noise under Circuit Operation-Simulation and Measurement of RTN-induced delay fluctuation (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊東, 松本, 西澤, 砂川, 小林, 小野寺
  • 学会等名: International Symposium on Quality Electronic Design
  • 発表場所: Santa Clala, CA, USA
  • 年月日: 2011-03-15
• [学会発表] Modeling of Random Telegraph Noise under Circuit Operation-Simulation and Measurement of RTN-induced delay fluctuation (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Ito
  • 学会等名: ISQED
  • 発表場所: Hyatt Regency, Santa Clala, CA, USA
  • 年月日: 2011-03-15
• [学会発表] A 65nm Flip-Flop Array to Measure Soft Error Resiliency against High-Energy Neutron and Alpha Particles (2011)
  • 著者名/発表者名: 古田, 濱中, 小林, 小野寺
  • 学会等名: Asia and South Pacific Design Automation Conference
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2011-01-26
• [学会発表] A 65nm Flip-Flop Array to Measure Soft Error Resiliency against High-Energy Neutron and Alpha Particles (2011)
  • 著者名/発表者名: J.Furuta
  • 学会等名: ASP-DAC
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
  • 年月日: 2011-01-26
• [学会発表] Evaluation of FPGA design guardband caused by inhomogeneous NBTI degradation considering process variations (2010)
  • 著者名/発表者名: 籔内, 小林
  • 学会等名: International Conference on Field Programmable Technologies
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] Evaluation of FPGA design guardband caused by inhomogeneous NBTI degradation considering process variations (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Yabuuchi
  • 学会等名: FPT
  • 発表場所: Tsinghua Univ, Beijing, China
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] Circuit Performance Degradation on FPGAs Considering NBTI and Process Variations (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Yabuuchi
  • 学会等名: SASIMI Workshop
  • 発表場所: Grand Formosa Regent, Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2010-10-18
• [学会発表] A 65nm CMOS 400ns Measurement Delay NBTI-Recovery Sensor by Minimum Assist Circuit (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本, 牧野, 小林, 小野寺
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] A 65nm CMOS 400ns Measurement Delay NBTI-Recovery Sensor by Minimum Assist Circuit (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Matsumoto
  • 学会等名: SSDM
  • 発表場所: Univ.of Tokyo, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] A 65nm Bistable Cross-coupled Dual Modular Redundancy Flip-Flop Capable of Protecting Soft Errors on the C-element (2010)
  • 著者名/発表者名: 古田, 濱中, 小林, 小野寺
  • 学会等名: VLSI Circuits Symposium
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] A 65nm Bistable Cross-coupled Dual Modular Redundancy Flip-Flop Capable of Protecting Soft Errors on the C-element (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Furuta
  • 学会等名: VLSI Circuit Symposium
  • 発表場所: Hilton Hotel, Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] 基板バイポーラ効果によるSEUとMCUの発生機構の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 濱中力
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告 VLSI設計技術
  • 発表場所: 那覇市
  • 年月日: 2010-03-10
• [学会発表] 遅延モニタ回路によるプロセス変動量の推定 (2009)
  • 著者名/発表者名: Islam A.K.M.Mahfuzul
  • 学会等名: DAシンポジウム2009
  • 発表場所: 石川県加賀市
  • 年月日: 2009-08-27
• [学会発表] 高いSEU/SET耐性を持つ省面積・低遅延二重化フリップフロップ (2009)
  • 著者名/発表者名: 古田潤
  • 学会等名: 第22回回路とシステム軽井沢ワークショップ
  • 発表場所: 軽井沢
  • 年月日: 2009-04-21
• [備考]
  • URL: http://www-vlsi.es.kit.ac.jp/globalwiki/wiki.cgi
• [備考]
  • URL: http://www-vlsi.es.kit.ac.jp/database/paper.php5
• [備考]
  • URL: http://www-vlsi.es.kit.ac.jp/database/paper.php5
• [産業財産権] フリップフロップ回路 (2010)
  • 発明者名: 古田潤、小林和淑、小野寺秀俊
  • 権利者名: 京都工芸繊維大学
  • 出願年月日: 2010-06-11
• [産業財産権] フリップフロップ回路 (2010)
  • 発明者名: 古田潤、小林和淑、小野寺秀俊
  • 権利者名: 京都工芸繊維大学
  • 産業財産権番号: 2010-134066
  • 出願年月日: 2010-06-11