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2022 年度 実績報告書

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
研究機関岡山大学

研究代表者

渡邊 実  岡山大学, 自然科学学域, 教授 (30325576)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
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
研究実績の概要

世界初となる順序回路のマルチコンテキストスクラビングの実証試験を実施した。スクラビング試験向けに4つのコンテキストを持つ光再構成型ゲートアレイのプロトタイプシステムを開発した。このプロトタイプシステムは4つの半導体レーザ、4つの記憶領域を持つホログラフィックメモリ、光再構成型ゲートアレイVLSIから構成される。ホログラフィックメモリには4つのコンテキストが記録され、それらがプログラマブルゲートアレイに対して動的に実装される。この光を用いた構成の周期は1マイクロ秒以下であり、FPGAの数百ミリ秒のシリアル構成とは比較にならない高速動的再構成が可能になる。この高速再構成の機能をスクラビングに適用すると非常に高いソフトエラー耐性が実現できる。加えて、マルチコンテキストを適用するマルチコンテキストスクラビングでは恒久故障からも同様に、システムを停止させること無く復旧させることができる。この度の実装では1ビットのカウンターを実装し、マルチコンテキストスクラビングの実証試験を行った。結果、マルチコンテキストスクラビングにおいて、ソフトエラーが生じても、恒久故障が生じても、動作を中断させること無くシステムの動作が維持できることを試験的に実証した。
現在までに研究の核心的部分となる、世界初の順序回路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ている。今後は、Am241によるソフトエラー耐性試験、Co60によるトータルドーズ耐性試験を行い、総合的にマルチコンテキストスクラビングの有効性を評価していく。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初予定していた研究項目全てを達成した。

今後の研究の推進方策

現在までに研究の核心的部分となる、世界初の順序回路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ている。今後は、Am241によるソフトエラー耐性試験、Co60によるトータルドーズ耐性試験を行い、総合的にマルチコンテキストスクラビングの有効性を評価していく。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [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

    • 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

    • 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

    • 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: - ページ: 3 pages

    • 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: - ページ: 4 pages

    • 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

    • 査読あり
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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)
  • [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
    • 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
    • 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
    • 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)
  • [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)

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公開日: 2023-12-25  

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