2017 Fiscal Year Annual Research Report
高効率かつ高信頼で長時間動作可能な「もの」のインターネット機器の実現
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15H02677
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小林 和淑 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (70252476)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古田 潤 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 助教 (30735767)
松本 高士 東京大学, 大規模集積システム設計教育研究センター, 助教 (70417369)
西澤 真一 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (40757522)
吉河 武文 長野工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (60636702)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ソフトエラー / NBTI / RTN / 信頼性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は，IoT機器に向け，トランジスタのしきい値を上げて，間欠動作に対応した試作プロセスを用いて，LSIの試作を行った．そのLSIに，α線と重イオンを照射し，α線ではソフトエラーが発生せず，信頼性が非常に高いことを実証した．一方，重イオンではソフトエラーが発生したが，従来のしきい値の低いプロセスに比べ，そのエラー率(衝突断面積)は小さいことがわかった．この原因をデバイスシミュレーションで解き明かそうとしたが，シミュレーションでは再現せず，現在その原因を調査中である．長期信頼性(BTI)に関しては，ウェハ上の単体トランジスタを長期間動作させ，その劣化と回復特性を，基板バイアスと温度により測定した．この測定はプローバを用いて実施するため，最長でも3日間が限度である．また，LSIテスタを用いて発振器の劣化特性を調べたが，こちらも3日間が限度であった．その制限を打ち破るために，マイコンとFPGA，定電圧回路を組み合わせた低電力な長期信頼性評価測定系を設計し，従来のLSIテスタを利用した測定系とほぼ同じ劣化率となることを確認した．さらに，動的な特性変動であるRTNについては，Verilog-Aによりその特性変動を模擬し，単体トランジスタと発振器の動的変動を再現することに成功した．研究成果は原著論文2本，2件の招待講演，国際会議での9件の発表を通じて，公表を行った．発表に関しては，昨年度の発表も含めて3件の受賞実績を残した．3月には信頼性に関するシンポジウムも開催し，国外から著名な研究者を集めて，信頼性に関して密に議論した．このシンポジウムはWebメディア上で記事になり，関心を集めた．
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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
原著論文，招待講演，国際会議での発表で高い評価を得ている．ソフトエラー率を評価するために試作したしきい値の高いLSI上のフリップフロップは，シミュレーション結果と異なり，非常にエラー率が低くなった．これは信頼性上はうれしいことであるが，その要因を探るべく様々な条件でシミュレーションを行っている．長期信頼性に関しては，電源を投入して常に動作するIoT向けに，数年にも渡る超長期信頼性を測定するための測定環境を構築した．この測定環境は企業にも興味を持っていただき，共同研究に結びつけることが出来た．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は，最終年度となるため，研究成果の取りまとめを行うとともに，昨年度構築した超長期信頼性測定環境を用いて，LSIの経年劣化を測定する．さらに，懸案事項のしきい値の高いトランジスタでの低ソフトエラー率についても，評価を進め，その要因を探る予定である．また，試作はソフトエラー率が低く信頼性の高いSOIプロセスで行っていた．SOIプロセスは試作できるファブが限られる．一方，バルクプロセスはソフトエラー率が高いものの，多数のファブで試作できる．研究成果を広く社会に還元するためには，バルクプロセスでのソフトエラー・長期信頼性対策も重要であるため，この研究も進め，今後につなげる予定である．
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Research Products
(11 results)
