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論文

Measurement and mechanism investigation of negative and positive muon-induced upsets in 65-nm Bulk SRAMs

Liao, W.*; 橋本 昌宜*; 真鍋 征也*; 渡辺 幸信*; 安部 晋一郎; 中野 敬太*; 佐藤 光流*; 金 政浩*; 濱田 幸司*; 反保 元伸*; et al.

IEEE Transactions on Nuclear Science, 65(8), p.1734 - 1741, 2018/08

 パーセンタイル:100(Engineering, Electrical & Electronic)

設計ルールの微細化に伴い半導体デバイスのソフトエラーへの感受性が高まっており、二次宇宙線ミューオンに起因するソフトエラーが懸念されている。本研究では、ミューオン起因ソフトエラーの発生メカニズムの調査を目的とし、J-PARCにて半導体デバイス設計ルール65nmのBulk CMOS SRAMへミューオンを照射し、ソフトエラー発生率(SER: Soft Error Rate)を測定した。その結果、正ミューオンによるSERは供給電圧の低下に伴い増加する一方で、負ミューオンによるSERは0.5V以上の供給電圧において増加した。また、負ミューオンによるSERは正のボディバイアスを印加すると増加した。更に、1.2Vの供給電圧において、負ミューオンは20bitを超える複数セル反転(MCU: Multiple Cell Upset)を引き起こし、MCU率は66%に上った。これらの傾向は、負ミューオンによるSERに対し、寄生バイポーラ効果(PBA: Parasitic Bipolar Action)が寄与している可能性が高いことを示している。続いて、PHITSを用いて実験の解析を行った結果、負ミューオンは正ミューオンと比べて多量の電荷を付与できることがわかった。このような付与電荷量の多いイベントはPBAを引き起こす原因となる。

論文

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

安部 晋一郎; 佐藤 達彦

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(3), p.451 - 458, 2016/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:42.29(Nuclear Science & Technology)

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。

論文

SEU testing using cocktail ion beams

根本 規生*; 新藤 浩之*; 松崎 一浩*; 久保山 智司*; 大島 武; 伊藤 久義; 梨山 勇; 松田 純夫*

Proc. of 3rd Int. Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application, p.154 - 159, 1998/00

地上用1MビットSRAM,4MビットSRAM,16MビットDRAM及び64MビットDRAMのシングルイベントアップセット試験をカクテルビームを用いて行った。カクテルビームは4.0~60.6MeV/mg/cm$$^{2}$$のLETでの照射が可能であり、今回はこのビームを用いて、しきい値LETと飽和反転断面積を見積もった。その結果、これらの集積回路は作製プロセスによってSEUしきい値と反転断面積が大きく異なることが明らかになった。

論文

Heavy ion microbeam system for study of single event effects

神谷 富裕; 宇都宮 伸宏*; 峰原 英介; 田中 隆一; 大村 三好*; 河野 和弘*; 岩本 英司*

Proceedings of International Conference on Evolution in Beam Applications, p.286 - 291, 1992/05

重イオンマイクロビーム装置が開発され、3MVタンデム加速器のビームライン上に設置された。主な用途は、宇宙船で使用される半導体素子のシングルイベントアップセットの基本的な機構を解明するためである。1$$mu$$m以内の位置精度で狙った位置にイオンを1個1個ヒットさせるべく本装置は設計された。本装置は2つの光学系によって構成されており、1つが前段レンズ系で、ターゲット電流を100pAから0.1pA以下まで極めて広いレンジで制御するためのものであり、もう一つが、1$$mu$$mのビームスポット径を得るための精密レンズ系である。現在$$^{58}$$Ni15MeVのビームを用いたテスト実験が開始された。ここでは、本装置の概要と、現在までに得られた実験結果について報告する。

口頭

PHITSイベントジェネレータ改良による半導体SEU解析への影響

安部 晋一郎; 佐藤 達彦; 小川 達彦

no journal, , 

本研究では、PHITSに搭載されたイベントジェネレータモードの改良が、中性子による半導体SEU評価に及ぼす影響を解析した。半導体デバイスに対する放射線影響の1つとして、1つの粒子によって生じるシングルイベント効果がある。デバイスに入射した放射線がノイズ電荷を誘起し、これにより保持データが反転(シングルイベントアップセット, SEU)し、電子機器に一時的な不具合(ソフトエラー)が発生する。地上におけるSEUの主因となる中性子は、核反応を介してデバイスに電荷を付与するため、中性子によるSEUの発生率をシミュレーションで評価する際には核反応モデルの精度が重要となる。核反応モデルの精度検証の結果、イベントジェネレータモードの改良版となるe-mode ver. 2では二次イオンの生成断面積がJENDL-4.0と一致しており、従来版のe-mode ver. 1からの改善が確認された。続いてe-mode ver. 1とver. 2を用いて算出したSEU断面積を比較した結果、両者に有意な差が生じることが判明した。この結果より、e-modeの改良がSEU解析へ及ぼす影響を定量的に明らかにした。

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