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Soft error rate analysis based on multiple sensitive volume model using PHITS

PHITSと多重有感領域モデルを用いたソフトエラー発生率解析

安部 晋一郎; 佐藤 達彦

Abe, Shinichiro; Sato, Tatsuhiko

地上における電子機器の信頼性を脅かす問題として、二次宇宙線中性子によるソフトエラーが知られている。既に開発済のマルチスケールモンテカルロシミュレーション手法PHYSERDは信頼性の高いソフトエラー解析コードで電荷収集過程を詳細に解析できるが、テクノロジーCAD(TCAD)シミュレーションに長時間を要する。そこで本研究では、収集電荷量の概算に多重有感領域(MSV: Multiple Sensitive Volume)モデルを採用し、PHITSとMVSモデルを用いた二次宇宙線中性子起因ソフトエラー発生率(SER: Soft Error Rate)計算を行った。この計算結果をPHYSERDおよび単純有感領域(SSV: Single Sensitive Volume)モデルによる結果と比較した。その結果、PHITSとMSVモデルを用いることで、PHYSERDによるSER計算値と同等の値を短時間で算出できることがわかった。また、PHITSとMSVモデルを用いて電荷収集効率の位置依存性を考慮することで、PHITSとSSVモデルよりもSERや電荷収集をより正確に再現できることを定量的に明らかにした。

Secondary cosmic-ray neutron-induced soft errors have been recognized as a serious problem affecting the reliability of microelectronic devices. Our developed Multi-scale Monte Carlo simulator called PHYSERD is a reliable code for analysis of soft error. However, PHYSERD takes long computational time to calculate processes of collecting charges because event-by-event technology computer-aided design (TCAD) simulation is time consuming. In this study, the multiple sensitive volume (MSV) model is adopted to estimate collected charge. Secondary cosmic-ray neutron-induced soft errors in an NMOSFET are analyzed based on the MSV model using PHITS. The results are compared with those obtained by PHYSERD based on event-by-event TCAD simulation and by single sensitive volume (SSV) model using PHITS. It is found that PHITS+MSV provides approximate SERs in a shorter time than PHYSERD. Furthermore, PHITS+MSV reproduces SERs and collected charges more accurately than PHITS+SSV by considering the spatial dependence of the charge collection efficiencies.

Access

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InCites™

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パーセンタイル:42.29

分野:Nuclear Science & Technology

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