Evaluation of element circuits constructing new radiation hardened SOI FPGAs

新藤 浩之*; 緑川 正彦*; 佐藤 洋平*; 久保山 智司*; 平尾 敏雄; 大島 武

JAEA-Review 2008-055, JAEA Takasaki Annual Report 2007, P. 5, 2008/11

活性層が薄くイオン入射に伴い発生する電子・正孔対の総量を抑制することができるため、耐放射線性半導体素子として期待される0.15mFD-SOI(Fully Depleted Silicon on Insulator)上に作製した、FPGA(Field Programmable Gate Array)要素回路の放射線耐性評価をAr 150MeV(LET: 15.1/(mg/cm)), Kr 322MeV(LET: 37.9/(mg/cm)), Xe 454MeV(LET: 60.6/(mg/cm))を用いて実施した。その結果、FPGAを構成する基本回路の一つであるConfiguration bitのSEUの発生要因として、OFF状態のトランジスタが一つだけ反転することでSETが発生するSTG(Single transient gate)モードと高LET粒子が冗長トランジスタを同時に駆動してしまうDH(Duble Hit)モードの2種類があることがわかった。さらにSEU反転断面積とLETとの関係において、STGモードではLETが40MeV/(mg/cm)以下でエラー発生が観測されないこと、一方DHモードではLETが60MeV/(mg/cm)以下でエラー発生が観測されない結果を得た。この結果は、従来のバルクシリコンで得られている閾値LET(LET:15.1/(mg/cm))と比較して2.64.5倍も耐性が向上されている。さらにこの結果から、FPGA回路に対する耐SEUを改善するために必要なパラメータの取得ができた。

わが国における新エネルギー開発の現状と動向(調査)

緑川 浩; 森 久起; 澤井 定

PNC TN9420 92-009, 94 Pages, 1992/05

PNC-TN9420-92-009.pdf:2.5MB

将来石油が逼迫してきた時,それに代わる有力なエネルギー源は原子力エネルギー(ウラン,トリウム,重水素,リチウム),自然エネルギー(太陽エネルギー,地熱エネルギー,バイオマスエネルギー,その他),高品位化エネルギー(石炭液化,石炭ガス化,燃料電池,その他)であり,これらのエネルギーは炭酸ガス問題と地球温暖化問題の解決に資すると評価されている。自然エネルギーと高品位化エネルギーは新エネルギーと呼ばれ,原子力エネルギーと相互補完していかざるをえない。我が国の新エネルギー開発の現状と動向について調査を行い,総合的にまとめた。

ディープサブミクロンLSIの耐放射線性強化技術; SOI技術による耐放射線性高速論理回路の開発

新藤 浩之*; 佐藤 洋平*; 緑川 正彦*; 久保山 智司*; 槙原 亜紀子*; 平尾 敏雄; 伊藤 久義

no journal, , 

微細加工が進んだ高機能LSIの放射線耐性強化のために、SOI(Silicon On Insulator)構造を有するデバイスを用いて誤信号発生回避の冗長トランジスタの設計を行い、高エネルギー重イオン照射による実証試験を行った。その結果、SOI技術を用いて設計製作した冗長回路では、重イオン照射によるSEUの発生断面積が対策なしと比較して2桁も少ないことが得られた。しかし、問題点として回路内での誤信号の発生を完全に除去するには、面積・消費電力が2倍,動作速度が1/2になることが判明し、大きなペナルティが課せられることも判明した。

SOI基板を用いた宇宙用LSIの開発の現状と展望

久保山 智司*; 新藤 浩之*; 緑川 正彦*; 佐藤 洋平*; 大島 武; 平尾 敏雄; 横瀬 保*; 槙原 亜紀子*

no journal, , 

宇宙用LSIは、微細化の進展によってノイズマージンがますます低下し、宇宙で遭遇する陽子や重粒子イオンの飛跡に沿って生成される電子・正孔対により発生する微弱なノイズによって容易に誤動作を起こしてしまう。これに対して、SOI(Silicon On Insulator)基板を用いたLSIでは個々のトランジスタが酸化膜で基板と電気的に絶縁されているため、本質的にバルク基板で発生するようなノイズは発生しない。ただし、トランジスタ内にもp-n接合が存在するため、このp-n接合内に生成された電子・正孔対によるノイズの発生は阻止できない。その対策として冗長トランジスタを追加することにより、p-n接合によるノイズの発生を阻止する方法がある。そこでSOI基板上に、データ記憶回路の1つであるラッチ回路をSET(Single Event Transient)フリー回路作製技術を適用して試作し、TIARAからの重粒子イオンを照射することで誤動作の発生断面積を測定した。その結果、LET=64MeV/(mg/cm)のXeイオンでも一切誤動作することはなく、実際の宇宙環境で誤動作する確率がほとんどないレベルの耐放射線性を達成できることが確認できた。

超臨界CO中における高速炉構造材料候補材の腐食挙動,4; 高クロム鋼の高温酸化成長挙動

古川 智弘; 緑川 浩

no journal, , 

高速炉への超臨界COタービンシステムの適用に向けた研究開発課題の一つに、高温超臨界CO中における構造材料の耐食性が挙げられる。著者らは、これまでに10MPa及び20MPa、400-600Cの高温超臨界CO環境下における高速炉構造材料の長時間腐食特性について評価してきた。本研究では、これら試験により取得された光学顕微鏡(OM),走査型電子顕微鏡(SEM)及び電子線マイクロアナライザ(EPMA)による組織観察結果について再評価を行うとともに、酸化成長挙動の詳細把握に向けて実施した電子線後方散乱解析法(EBSP)による解析結果について報告する。