中性子による半導体ソフトエラー率を測定、宇宙線対策に=NTTなど

中性子による半導体ソフトエラー率を測定、宇宙線対策に=NTTなど

  • MITテクノロジーレビュー
  • 更新日:2023/03/19

日本電信電話(NTT)と北海道大学の研究グループは、低エネルギー領域の中性子線による半導体ソフトエラー発生率を連続的なデータとして実測することに成功し、その結果を明らかにした。宇宙線が大気圏中の酸素や窒素に衝突すると中性子が発生し、その中性子が半導体に衝突すると、データが書き換わるソフトエラーが発生し、通信障害などの大規模障害の原因になることがある。

中性子線によるソフトエラーの発生率については、高エネルギー領域の中性子線を対象に計測した研究例があるが、今回は10ミリ電子ボルト〜1メガ電子ボルトの低エネルギー領域で連続的なデータを世界で初めて実測した。

研究グループは、大強度陽子加速器施設の物質・生命科学実験施設にある中性子源特性試験装置で、市販のFPGA(Field Programmable Gate Array)に中性子を衝突させ、NTTが開発した高速ソフトエラー検出器で中性子が持つエネルギーの変化に応じたソフトエラー発生率の変化を測定した。その結果、0.1メガ電子ボルト付近でソフトエラー発生率が最も減少し、エネルギーが低くなるにつれてソフトエラー発生率が増大していく傾向があることを確認した。

また、熱中性子と呼ばれる25ミリ電子ボルト付近のエネルギー帯の中性子によるソフトエラー発生率が高くなっていることも分かった。熱中性子は、高エネルギー中性子が水やプラスチック、電子基板などの水素を含む物質に入ることで減速されて生成される。例えば水冷で半導体を冷却している場合は、熱中性子が大きく増加すると考えられる。

研究成果は3月15日、IEEEトランザクションズ・オン・ニュークリア・サイエンス(IEEE Transactions on Nuclear Science)誌に掲載された。今回得られたデータによって、電子機器の周辺環境に応じたソフトエラー対策が可能になる。

(笹田)

MIT Technology Review Japan

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