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Characterizing energetic dependence of low-energy neutron-induced SEU and MCU and its influence on estimation of terrestrial SER in 65-nm Bulk SRAM

設計ルール65nm Bulk SRAMにおける低エネルギー中性子起因SEUおよびMCUのエネルギー依存性の特徴並びに地上のSERの推定への影響

Liao, W.*; 伊東 功次郎*; 安部 晋一郎   ; 密山 幸男*; 橋本 昌宜*

Liao, W.*; Ito, Kojiro*; Abe, Shinichiro; Mitsuyama, Yukio*; Hashimoto, Masanori*

二次宇宙線中性子が引き起こすメモリ情報の反転現象であるシングルイベントアップセット(SEUs: Single Event Upsets)は、地上における電子機器の誤動作現象の原因となる。特に、複数メモリセル反転(MCUs: Multiple Cell Upsets)は、エラーの訂正が困難であるため、深刻な問題となる可能性もある。本研究では、10MeV以下の低エネルギー中性子の影響を明らかにすることを目的とし、産業技術総合研究所にて半導体デバイス設計ルール65nmのBulk SRAMへ異なるエネルギーの単色中性子を照射し、SEU断面積およびMCU断面積を測定した。その結果、6MeV前後でSEU断面積が大きく変化することや、数MeVの中性子でも全体に占めるMCUの割合は大きく変わらないことなどを明らかにした。また、SEU断面積およびMCU断面積と、ニューヨークと東京の二次宇宙線中性子スペクトルを用いてソフトエラー率を解析した結果、地上環境では低エネルギー中性子の影響はそれほどない事なども判った。

Secondary cosmic-ray neutron-induced single event upset (SEU) is a cause of soft errors on micro electronic devices. Multiple cell upsets (MCUs) are particularly serious problems since it is difficult to recover MCUs. In this study, we have performed irradiation tests of neutrons on 65-nm bulk SRAM at the national metrology institute of Japan (NMIJ) in Advanced Industrial Science and Technology (AIST) and measured SEU cross sections and MCU cross sections to investigate the effect on neutrons with the energies below 10 MeV on soft errors. It was found that SEU cross sections change drastically around 6 MeV. The proportion of MCU to total events does not change very much over the wide range of neutron energy. We also analyzed the total soft error rate (SER) of SEU and MCU by folding the neutron energy-dependent cross section and the flux spectra of the terrestrial neutron at New York and Tokyo. The calculated result indicates that the SER originating from the low-energy neutrons below 10 MeV is mostly negligible in the terrestrial environment.

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パーセンタイル:32.89

分野:Engineering, Electrical & Electronic

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