宇宙用論理LSIで発生する放射線誘起スパイクノイズの研究

Radiation-induced transient-pulses in logic LSIs for use in space applications

牧野 高紘*; 柳川 善光*; 小林 大輔*; 福田 盛介*; 廣瀬 和之*; 池田 博一*; 齋藤 宏文*; 小野田 忍; 平尾 敏雄; 大島 武; 高橋 大輔*; 石井 茂*; 草野 将樹*; 池淵 博*; 黒田 能克*

Makino, Takahiro*; Yanagawa, Yoshimitsu*; Kobayashi, Daisuke*; Fukuda, Seisuke*; Hirose, Kazuyuki*; Ikeda, Hirokazu*; Saito, Hirobumi*; Onoda, Shinobu; Hirao, Toshio; Oshima, Takeshi; Takahashi, Daisuke*; Ishii, Shigeru*; Kusano, Masaki*; Ikebuchi, Hiroshi*; Kuroda, Yoshikatsu*

放射線によって生じる論理LSI(Large Scale Integrated Circuit)でのソフトエラーは、FF(Flip Flop)やラッチ回路に粒子が当たって発生するだけでなく、組合せ論理回路に当たって発生するスパイクノイズによっても発生する。この放射線誘起スパイクノイズを測定するために、インバータ24段の論理セルチェインと拡張バッファー及び自己トリガFFチェインから構成されるスナップショット回路を作製した。実験はKr 322MeVとXe 454MeVのイオンをテストチップに対して垂直と45度で入射させ、線エネルギー付与LET4092(MeV/cm/mg)の範囲でSET(Single Event Transient)パルス幅を測定した。その結果、インバータ24段を接続したチェインについて、0度(垂直)照射では取得SETパルスの総数が、LETの増加に対して増加を示し、45度照射では、取得SETパルスの総数はLETの増加にかかわらず一定であった。また取得したSETパルス幅分布の最頻値と半値幅をLETの関数で示した結果、SETパルス幅はLETの増加に対して飽和傾向を示すことが見いだされた。さらにSETパルス幅の上限が約1nsであることから、SETパルスを除去するために必要なフィルタ回路の時定数は最大1nsとすれば良いということもわかった。

SET pulse-widths were measured as a function of LET by using pulse capture circuits. In addition, a scan flip-flop (FF) is designed to observe both single event transient (SET) and single event upset (SEU) soft errors in logic VLSI system.