2015 Fiscal Year Annual Research Report
SOIを用いた電力・遅延オーバヘッドの少ない耐ソフトエラーフリップフロップの提案
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26889037
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
古田 潤 京都工芸繊維大学, 学内共同利用施設等, 助教 (30735767)
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| Project Period (FY) |
2014-08-29 – 2016-03-31
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| Keywords | ソフトエラー / フリップフロップ / 中性子 / FD-SOI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度にはFD-SOIプロセスを用いて設計した非冗長化フリップフロップの放射線起因のエラーを測定した。FD-SOIプロセスでは基板に絶縁層であるBOX層が存在するため、放射線によって生じた電荷の収集量を抑制するため、放射線起因のエラーが生じにくい。ただし通常のバルクよりも10倍程度エラー耐性が高いものの、エラーが生じないわけではない。そのため、フリップフロップの構造の一部のみを変更した非冗長化フリップフロップを提案した。中性子を照射する加速試験を大阪大学の核物理研究センターにて行い、提案回路のソフトエラー率を測定した。その結果、電源電圧0.4Vでは通常のフリップフロップの約30倍のソフトエラー耐性を持ち、電源電圧に対して一定のエラー耐性を持つことを確認した。この測定により、地上におけるエラーの原因である中性子に対して十分なエラー耐性を持つことを確認した。
放射線の多い宇宙空間では中性子ではなく重イオンが主要なエラーの原因である。宇宙空間でもFD-SOIプロセスが高いエラー耐性を持つことを確認するために、高崎量子応用研究所にて重イオンを照射する実験を行った。測定対象として、65nm FD-SOIプロセスと65nm bulkプロセスを用いて設計したフリップフロップと三重化フリップフロップに代表される冗長化フリップフロップを用意した。バルクプロセスにおいて、冗長化フリップフロップによるエラー耐性の向上量は約10倍であった。重イオンは中性子と比較してLETが高く、複数のトランジスタが重イオンにより生じた電荷の影響を受けてしまう。そのため、冗長化フリップフロップの耐性が10倍程度になっている。一方でFD-SOIプロセスのフリップフロップではバルクプロセスと比較して20倍の耐性を持つことを確認した。冗長化構造よりもFD-SOIの方が宇宙において効果的である。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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