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1GradTID耐放射線光電子デバイスへのマルチコンテキストスクラビング実装

研究課題

研究課題/領域番号 21H03407
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分60040:計算機システム関連
研究機関岡山大学

研究代表者

渡邊 実  岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (30325576)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2023年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードプログラマブルデバイス / FPGA / スクラビング / 光再構成型ゲートアレイ / ホログラムメモリ
研究開始時の研究の概要

集積回路は放射線に対して極めて脆弱であるが、研究代表者は放射線に強い耐性を持つホログラムメモリと既存の集積回路とを組み合わせ、放射線により集積回路がダメージを受けたとしても使い続けることが可能な世界初の耐放射線光電子FPGAを実現した。しかし、この耐放射線光電子FPGAでは使用中に恒久故障が生じることから、リアルタイムシステムを運用する場合には、放射線の入射により引き起こされる一時的なソフトエラーに加えて、恒久故障からも即座に修復できる必要がある。本研究ではソフトエラー対策としてよく使用されるスクラビング手法に恒久故障対策も盛り込んだ世界初のマルチコンテキストスクラビングの実証試験に取り組む。

研究成果の概要

集積回路は放射線に対して極めて脆弱であるが、研究代表者は放射線に強い耐性を持つホログラムメモリと既存の集積回路とを組み合わせ、放射線により集積回路がダメージを受けたとしても使い続けることが可能な世界初の耐放射線光電子FPGAを実現した。しかし、この耐放射線光電子FPGAでは使用中に恒久故障が生じることから、リアルタイムシステムを運用する場合には、放射線の入射により引き起こされる一時的なソフトエラーに加えて、恒久故障からも即座に修復できる必要がある。本研究ではソフトエラー対策として使用されるスクラビング手法に恒久故障対策も盛り込んだ世界初のマルチコンテキストスクラビングの実証試験に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

研究代表は世界で初めて1Gradのトータルドーズ耐性を有する耐放射線光電子FPGAを提案し、開発に成功した。本研究では、この耐放射線光電子FPGAに適用する世界初のマルチコンテキストスクラビングの実証試験に取り組んだ。このマルチコンテキストスクラビングを耐放射線光電子FPGAに適用することにより、リアルタイムシステムが耐放射線光電子FPGA上に実装可能になり、原子炉や廃炉現場で使用するロボットや、ロケット、探査機、衛星等の宇宙システムへの応用に道が開かれた。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (19件) (うち査読あり 19件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Analysis of clock tree buffer degradation caused by radiation2024

    • 著者名/発表者名
      Minoru Watanabe
    • 雑誌名

      International Symposium on Applied Reconfigurable Computing, Lecture Notes in Computer Science (LNCS)

      巻: 14553 ページ: 120-133

    • DOI

      10.1007/978-3-031-55673-9_9

    • ISBN
      9783031556722, 9783031556739
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast-neutron soft-error tolerance experimentation with a radiation-hardened optically reconfigurable gate array2024

    • 著者名/発表者名
      Minoru Watanabe, Makoto Kobayashi, Mitsutaka Isobe, Kunihiro Ogawa, Shigeo Matsuyama, Misako Miwa
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Consumer Electronics

      巻: - ページ: 1-2

    • DOI

      10.1109/icce59016.2024.10444280

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Remote monitoring system for optically reconfigurable gate arrays in radiation environments2024

    • 著者名/発表者名
      Utsuki Sekioka, Minoru Watanabe, Nobuya Watanabe
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Consumer Electronics

      巻: - ページ: 1-2

    • DOI

      10.1109/icce59016.2024.10444276

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parallel configuration experiment for a radiation-hardened optically reconfigurable gate array with a holographic polymer-dispersed liquid crystal memory2024

    • 著者名/発表者名
      Goto Sae、Watanabe Minoru、Ogiwara Akifumi、Watanabe Nobuya
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Consumer Electronics

      巻: ICCE2024 ページ: 1-2

    • DOI

      10.1109/icce59016.2024.10444214

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application Design System for High-Speed Dynamically Reconfigurable Gate Arrays2024

    • 著者名/発表者名
      Nobuya Watanabe, Ryoya Ishitani, Minoru Watanabe
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Consumer Electronics

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/icce59016.2024.10444189

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Holographic memory formed by different laser wavelengths in laser combiner system for optically reconfigurable gate array2024

    • 著者名/発表者名
      Ogiwara Akifumi、Watanabe Minoru
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Consumer Electronics

      巻: ICCE2024 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/icce59016.2024.10444496

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical multi-context scrubbing operation on a redundant system2023

    • 著者名/発表者名
      Ando Kakeru、Watanabe Minoru、Watanabe Nobuya
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 31 号: 23 ページ: 38529-38529

    • DOI

      10.1364/oe.500666

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Radiation-Hardened Stabilized Power Supply Based on Bipolar Transistors2023

    • 著者名/発表者名
      Takato Tanizawa, Minoru Watanabe
    • 雑誌名

      International Conference on Microelectronics

      巻: - ページ: 313-316

    • DOI

      10.1109/icm60448.2023.10378903

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An optically reconfigurable gate array VLSI driven by an unstabilized power supply unit2023

    • 著者名/発表者名
      Masashi Tsujino, Minoru Watanabe, Nobuya Watanabe
    • 雑誌名

      IEEE International System-on-Chip Conference

      巻: - ページ: 1-5

    • DOI

      10.1109/socc58585.2023.10257130

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of laser interferometer consisting of different wavelengths using laser combiner system for fabrication of holographic memory for optically reconfigurable gate array2023

    • 著者名/発表者名
      Ogiwara Akifumi、Watanabe Minoru
    • 雑誌名

      Micro Optics Conference (MOC2023) Technical Digest

      巻: PO-8 ページ: 1-2

    • DOI

      10.23919/moc58607.2023.10302885

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-context-scrubbing operation for a 1-bit counter circuit2023

    • 著者名/発表者名
      Kakeru Ando, Minoru Watanabe, Nobuya Watanabe
    • 雑誌名

      21st IEEE Interregional NEWCAS Conference

      巻: - ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/newcas57931.2023.10198189

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radiation-hardened triple-modular redundant field programmable gate array with a two-phase clock2023

    • 著者名/発表者名
      Minoru Watanabe
    • 雑誌名

      IEEE International Symposium on Circuits and Systems

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/iscas46773.2023.10181472

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-context optically reconfigurable gate array system used for fast-neutron experiments2023

    • 著者名/発表者名
      Sae Goto, Kakeru Ando, Kaho Yamada, Minoru Watanabe, Nobuya Watanabe, Makoto Kobayashi, Mitsutaka Isobe, Kunihiro Ogawa, Shingo Tamaki, Isao Murata, Sachie Kusaka
    • 雑誌名

      16TH IEEE DALLAS CIRCUITS AND SYSTEMS CONFERENCE

      巻: - ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cf252 neutron soft error tolerance of an optoelectronic field programmable gate array VLSI2022

    • 著者名/発表者名
      Minoru Watanabe
    • 雑誌名

      IEEE International Integrated Reliability Workshop

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Total Dose Tolerance Analysis of an Optically Reconfigurable Gate Array VLSI2022

    • 著者名/発表者名
      Kaho Yamada, Takeshi Okazaki, Minoru Watanabe, Nobuya Watanabe
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Electronics Circuits and Systems

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optically reconfigurable gate array VLSI that can support a perfect parallel configuration2022

    • 著者名/発表者名
      Sae Goto, Minoru Watanabe, Nobuya Watanabe
    • 雑誌名

      18th IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems

      巻: - ページ: 241-245

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sequential Circuit Implementation Method for Multi-Context Scrubbing Operations on FPGAs2021

    • 著者名/発表者名
      Murakami Kurea、Watanabe Minoru
    • 雑誌名

      IEEE International Symposium on Circuits and Systems

      巻: - ページ: 1-5

    • DOI

      10.1109/iscas51556.2021.9401291

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optically reconfigurable gate array with a 1 Grad total-ionizing-dose tolerant holographic memory2021

    • 著者名/発表者名
      Ishido Junya、Watanabe Minoru、Ogiwara Akifumi
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Conference

      巻: - ページ: 1-2

    • DOI

      10.1109/ipc48725.2021.9592957

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Total-ionizing-dose tolerance evaluation of an optoelectronic field programmable gate array VLSI during operation2021

    • 著者名/発表者名
      Ito Hirotoshi、Watanabe Minoru
    • 雑誌名

      International Conference on Field-Programmable Technology

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/icfpt52863.2021.9609910

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] FPGAに実装する耐放射性AI2024

    • 著者名/発表者名
      DING HAITAO, 渡邊 実, 渡邊 誠也
    • 学会等名
      第9回次世代次世代イニシアティブ廃炉技術カンファレンス
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 異なるレーザ波長を用いたレーザ干渉露光光学系の構築による液晶・高分子複合体材料へのホログラフィックメモリ作製2024

    • 著者名/発表者名
      荻原 昭文,渡邊 実
    • 学会等名
      応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 光再構成型ゲートアレイの三重構成回路の実証2024

    • 著者名/発表者名
      米地巨豊,渡邊 実,渡邊誠也
    • 学会等名
      情報処理学会 第86回全国大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 光再構成型ゲートアレイの低電圧動作評価2023

    • 著者名/発表者名
      島村侑希,渡邊 実,渡邊誠也
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告(リコンフィギャラブルシステム研究会)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 液晶ホログラフィックメモリを持つ耐放射線光再構成型ゲートアレイへの並列構成試験2023

    • 著者名/発表者名
      後藤彩絵, 渡邊 実,荻原昭文,渡邊誠也
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告(リコンフィギャラブルシステム研究会)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] MISCプロセッサの光再構成型ゲートアレイVLSIへの実装と最大動作周波数評価2023

    • 著者名/発表者名
      今井颯真, 渡邊 実,渡邊誠也
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告(リコンフィギャラブルシステム研究会)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 光再構成型ゲートアレイVLSIのγ線による放射線劣化特性の評価2023

    • 著者名/発表者名
      山田 果歩,渡邊 実, 渡邊 誠也
    • 学会等名
      第67回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 光再構成型ゲートアレイの放射線試験向けモニタリングシステム2023

    • 著者名/発表者名
      関岡空己,渡邊 実,渡邊誠也
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告(リコンフィギャラブルシステム研究会)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 水晶発振器を用いない光再構成型ゲートアレイへの順序回路の実装2023

    • 著者名/発表者名
      高月信太朗,渡邊 実,渡邊誠也
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告(リコンフィギャラブルシステム研究会)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 宇宙機器向けマルチコンテキストスクラビング2023

    • 著者名/発表者名
      安藤 駆, 渡邊 実, 渡邊 誠也
    • 学会等名
      第66回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] マルチコンテキストスクラビングによる順序回路実装2023

    • 著者名/発表者名
      安藤 駆,渡邊 実,渡邊誠也
    • 学会等名
      情報処理学会第85回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 脈流電源を用いた光再構成型ゲートアレイ2023

    • 著者名/発表者名
      辻野 将,渡邊 実,渡邊誠也
    • 学会等名
      情報処理学会第85回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 光再構成型ゲートアレイの低電圧動作評価2023

    • 著者名/発表者名
      島村侑希,渡邊 実,渡邊誠也
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告(リコンフィギャラブルシステム研究会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Total-ionizing-dose tolerance of an optically reconfigurable gate array VLSI2022

    • 著者名/発表者名
      Kaho Yamada, Takeshi Okazaki, Minoru Watanabe, Nobuya Watanabe
    • 学会等名
      The sixth International Forum on the Decommissioning of the Fulushima Daiichi Nuclear Power Plant
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optically reconfigurable gate array VLSI without any common signal2022

    • 著者名/発表者名
      Sae Goto, Minoru Watanabe, Nobuya Watanabe
    • 学会等名
      The sixth International Forum on the Decommissioning of the Fulushima Daiichi Nuclear Power Plant
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Radiation-hardened optically reconfigurable gate array2022

    • 著者名/発表者名
      Minoru Watanabe
    • 学会等名
      Global Summit and Expo on Nanotechnology and Nanomaterials
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光再構成型ゲートアレイVLSIの290 Mradまでのトータルドーズ耐性試験2022

    • 著者名/発表者名
      山田 果歩,岡崎 武志,渡邊 実,渡邊 誠也
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告(リコンフィギャラブルシステム研究会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 完全並列構成が可能な光再構成型ゲートアレイVLSI2022

    • 著者名/発表者名
      後藤 彩絵,渡邊 実,渡邊 誠也
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告(リコンフィギャラブルシステム研究会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Radiation Hardened Optically Reconfigurable Gate Array2021

    • 著者名/発表者名
      Minoru Watanabe
    • 学会等名
      OPTICSMEET2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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