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中性子およびミュオン誘起ソフトエラーのシミュレーション

Simulation of neutron- and muon-induced soft errors

安部 晋一郎   

Abe, Shinichiro

二次宇宙線によって生じる電子機器の一時的な誤動作(ソフトエラー)は、深刻な信頼性問題として知られている。近年、二次宇宙線ミュオンの影響が注目されており、J-PARCのミュオン実験装置MUSEにてミュオン誘起ソフトエラー測定が実施されている。本研究では、二次宇宙線中性子およびミュオン誘起ソフトエラー率(SER: Soft Error Rate)に対し、建屋およびサーバー筐体による遮蔽効果が与える影響を調査した。ここでは、放射線輸送計算コードPHITSと大気圏内宇宙線スペクトル計算モデルPARMA4.0を用いて、建屋への二次宇宙線照射計算を行った。その結果、建屋内での中性子フラックスの測定値を非常に良く再現した。続いて、PHITSと多重有感領域(MSV: Multiple Sensitive Volume)モデルを用いて、ソフトエラーシミュレーションを行った。その結果、建屋およびサーバー筐体による遮蔽効果は中性子誘起SERを大きく減少させる一方、ミュオン誘起SERにはほぼ影響しないことを明らかにした。これにより、遮蔽効果まで考慮した場合、ミュオン誘起ソフトエラーの影響は無視できないことが判明した。

Soft errors caused by secondary cosmic-rays have recognized as a serious reliability problem for microelectronic devices. Recently, the effect of secondary cosmic-ray muon on soft error is concerned. Muon-induced soft errors have been measuring at the muon science facility (MUSE) in Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). In this study, we investigate the shielding effect on secondary cosmic-ray neutron- and muon-induced soft error rates (SERs). Transports of secondary cosmic-rays in a building were simulated by PHITS with PARMA 4.0. The calculated neutron fluxes are in surprisingly good agreement with measured data. The soft errors in each condition were analyzed by PHITS based on the multiple sensitive volume (MSV) model. It is clarified that muon-induced SER is mostly same while neutron-induced SER is reduced by the shielding effect. This result indicate that the contribution of secondary cosmic-ray muon is not negligible for soft errors.

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