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。

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。

放射線下におけるドライ真空ポンプからの摩耗粉の排出防止装置。

阿部 哲也; 新井 貴; 丹澤 貞光; 廣木 成治

緑川 洋平*; 三木 聡*

特願 H16-283580  公開特許公報  特許公報

【課題】比較的簡単な構成により、ドライ真空ポンプからの排気に含まれている微粉を、有効に除去する。 【解決手段】固体潤滑性の軸受10を使用してなる放射線下におけるドライ真空ポンプの排気管に連なる導気管1、1Aの流入端付近に、交換可能なフィルタユニット2を設けるとともに、その前方適所において、導気管11A内に、排気を径方向外側へ偏向させる偏向体3を設け、かつこの偏向体3の前方において、導気管11Aの内面に、排気中に含まれる微細摩耗粉を捕捉しうる粘着層4を設ける。