A Terrestrial SER Estimation Methodology Based on Simulation Coupled With One-Time Neutron Irradiation Testing

シミュレーションと単一中性子照射試験結果を用いた地上環境におけるSERの推定法

安部 晋一郎   ; 橋本 昌宜*; Liao, W.*; 加藤 貴志*; 浅井 弘彰*; 新保 健一*; 松山 英也*; 佐藤 達彦   ; 小林 和淑*; 渡辺 幸信*

Abe, Shinichiro; Hashimoto, Masanori*; Liao, W.*; Kato, Takashi*; Asai, Hiroaki*; Shimbo, Kenichi*; Matsuyama, Hideya*; Sato, Tatsuhiko; Kobayashi, Kazutoshi*; Watanabe, Yukinobu*

中性子を起因とする半導体デバイスのシングルイベントアップセット(SEU: Single Event Upset)は、地上にある電子機器の動作の信頼性に関係する問題となる。白色中性子ビームを用いた加速器試験では、現実的な環境の中性子起因ソフトエラー率(SER: Soft Error rate)を測定できるが、世界的にも白色中性子ビームを供給できる施設の数は少ない。ここで、多様な中性子源に適用可能な単一線源照射を地上におけるSER評価に適用できる場合、ビームタイムの欠乏を解消できる。本研究では、これまでに得られた測定結果のうち任意の1つを抽出し、これとPHITSシミュレーションで得たSEU断面積を用いた地上環境におけるSERの評価の可能性を調査した。その結果、提案する推定法で得られたSERは、最悪の場合でも従来のWeibull関数を用いた評価値と2.7倍以内で一致することを明らかにした。また、SER評価におけるシミュレーションコストを低減する簡易化の影響も明らかにした。

Single event upsets (SEUs) caused by neutrons is a reliability problem for microelectronic devices in the terrestrial environment. Acceleration tests using white neutron beam provide realistic soft error rates (SERs), but only a few facilities can provide white neutron beam in the world. If single-source irradiation applicable to diverse neutron source can be utilized for the evaluation of the SER in the terrestrial environment, it contributes to solve the shortage of beam time. In this study, we investigated the feasibility of the SER estimation in the terrestrial environment by any one of these measured data with the SEU cross sections obtained by PHITS simulation. It was found that the SERs estimated by our proposed method are within a factor of 2.7 of that estimated by the Weibull function. We also investigated the effect of simplification which reduce the computational cost in simulation to the SER estimation.