宇宙线介子和中子引起的半导体软误差差异

日本横滨，2021 年 7 月 16 日——Socionext Inc. 与高能加速器研究组织材料结构科学研究所、京都大学综合辐射与核科学研究所和大阪信息科学与技术研究生院的研究人员合作大学，并首次成功证明了介子和中子引起的半导体器件的软误差具有不同的特性。该研究小组在材料和生命科学设施 (MLF) 的μ 子科学设施 (MUSE)、日本质子加速器研究中心 (J-PARC)、京都大学研究中心的热中子束进行了用负和正μ子束照射半导体器件的实验反应堆 (KUR) 和大阪大学核物理研究中心 (RCNP) 的高能中子束。课题组通过使用多种类型的量子束，实现了对宇宙射线μ子和中子对环境辐射影响的综合测量。令人鼓舞的结果有望推动环境辐射引起的软错误的有效评估方法和对策的发展。预计结果还将导致创建高度可靠的半导体设备，以支持未来的基础设施。研究工作成果已于2021年5月21日在线发表在IEEE Transactions on Nuclear Science上。部分研究工作得到了“企业、研究所和学术界开放创新平台计划（OPERA）”的支持。日本科学技术振兴机构（JST）。背景技术随着半导体器件的集成度越来越高，其工作电压越来越低，它们更容易出现软错误，当电子信息被辐射意外改变时，就会发生软错误。有人担心环境辐射引起的软错误会导致更严重的问题。以前，环境辐射中的宇宙射线中子被认为是引起软误差问题的主要来源。另一方面，对于高度集成且使用较低电压的先进半导体器件，由同样源自宇宙射线的 μ 子引起的软错误已成为一个问题。在落入地球的宇宙射线中，介子约占所有粒子的四分之三，有人指出它们可能造成比中子更大的问题。但是，关于μ介子引起的软误差的报道很少，中子引起的软误差和μ介子引起的软误差之间的区别还不是很清楚。结果 本研究中，为了解宇宙射线μ子和中子引起的软误差差异，课题组通过用μ子和中子照射半导体器件进行了对比评价。本实验中使用了采用 20 纳米 CMOS 工艺技术制造的 SRAM 电路。每束量子束照射SRAM，分析每一个粒子的软错误发生率和趋势。发现μ子和中子在错误率的电源电压依赖性、多位错误的比率以及多位错误模式的特征方面存在明显差异。该结果在世界上首次获得。

未来 这些结果将导致技术的发展，以有效解决包括 μ 子在内的环境辐射引起的问题。本研究发现的介子和中子之间效应的差异将有助于建立防止软错误的最佳设计方法。本研究的结果也有望通过数值模拟促进评估方法的发展。未来，基础设施的可靠性将取决于大量的半导体器件，预计环境辐射引起的软错误的评估和对策将变得更加重要。正如本研究中所做的那样，使用量子束进行软错误评估的开发有望导致创建更安全、更可靠和更可靠的半导体设备。文章信息主题：20 纳米 SRAM 中的介子诱导单事件翻转：与中子和 Alpha 粒子的比较表征作者： Takashi Kato 1、Motonobu Tampo 2、Soshi Takeshita 2、Hiroki Tanaka 3、Hideya Matsuyama 1、Masanori Hashimoto 4、 Yasuhiro Miyake 2 1 Socionext Inc. 可靠性工程部 2 Muon 科学实验室，材料结构科学研究所，高能加速器研究机构/ J-PARC 3 京都大学综合辐射与核科学研究所 4 大阪大学信息科学与技术研究生院 所有此处提及的公司或产品名称是其各自所有者的商标或注册商标。本新闻稿中提供的信息在发布时准确无误，如有更改，恕不另行通知。