Research Results 研究成果
スマートフォンやパソコンだけでなく、冷蔵库などの家电に至るまでコンピューターが搭载されるようになり、电子机器は私达の生活には欠かせないものとなりました。しかし、最近では、これら电子机器の误作动を引き起こす原因の一つとしてソフトエラーと呼ばれる现象が注目されています。ソフトエラーとは一过性の误作动や故障のことで、その要因の一つは宇宙线が电子机器に衝突して生じる半导体デバイスのビット情报反転です。宇宙线は地上に降り注ぐ自然の放射线で、この正体は目に见えない中性子やミュオンです。半导体デバイスの微细化?低消费电力化が进むにつれ、放射线耐性は低下しており、従来悬念されてきた宇宙线中性子ばかりでなく、宇宙线ミュオンによるソフトエラー発生の可能性も指摘されています。
九州大学大学院総合理工学研究院の渡辺幸信教授と大学院総合理工学府博士後期課程1年の真鍋征也、大阪大学大学院情報科学研究科の橋本昌宜教授と同博士後期課程3年の廖望ほか、高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所、J-PARCセンター、日本原子力研究開発機構(JAEA) 原子力基礎工学研究センターの11名からなる共同研究チームは、J-PARC物質?生命科学実験施設(MLF)内のミュオン実験装置MUSEにて、半導体デバイスに対する正および負ミュオン照射試験を行い、正ミュオンに比べて負ミュオンの方がメモリ情報のビット反転の発生確率が高くなることを実験的に初めて明らかにしました。
今回の実験で、ソフトエラー発生には半導体デバイス内に停止する低エネルギーミュオンによる影響が大きいこと、特に負ミュオンの方が正ミュオンより高い発生確率を示すことが明らかになりました。これは、負ミュオンの停止した场所での捕獲反応に起因します。
负ミュオンの照射実験结果の报告はこれまでになく、ソフトエラーの正确な评価とそれに対する対策は滨辞罢の进展による超スマート社会の実现に寄与すると考えられます。今后は、さらに试験データを蓄积し、シミュレーション手法の精度を高めたソフトエラー発生率の评価技术を确立し、その技术を次世代半导体デバイスの设计などに応用することで、自动运転や滨辞罢分野の安心?安全な半导体技术の创出に贡献することが期待されます。
本研究は、文部科学省科学研究费补助金(16贬03906)の助成を受けて行われました。
また、本研究成果は、2018 年5月24 日(木)(日本時間)に「IEEE Transaction on Nuclear Science誌(電子版)」に掲載されました。
(参考図)
负ミュオンが半导体メモリデバイスに入射し、负ミュオン捕获反応で発生した二次イオン(阳子やヘリウム等)により电荷が付与されて、ビット情报反転が生じる现象の模式図
宇宙线によるソフトエラー対策の重要性が指摘されています。本研究成果に基づいてエラー発生机构をさらに解明し、発生率の正确な评価とその対策に贡献する技术开発を进めていきます。