JP7687569B2 - SEU cross section estimation device, SEU cross section estimation method, and SEU cross section estimation program - Google Patents
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Description
本発明は、SEUクロスセクション推定装置及びSEUクロスセクション推定方法並びにSEUクロスセクション推定プログラムに関する。 The present invention relates to an SEU cross-section estimation device, an SEU cross-section estimation method, and an SEU cross-section estimation program.
宇宙から降り注ぐ宇宙線が大気圏にある酸素、或いは窒素に衝突すると、中性子線が発生し、地球に降り注ぐ。一方、多くの電子機器で使用されているLSI等の回路に中性子線が入射すると、核反応により生成された電荷によってLSIに保存されたデータのビットが反転するソフトエラーが発生する。 When cosmic rays raining down from space collide with oxygen or nitrogen in the atmosphere, neutron rays are generated and rain down on the Earth. On the other hand, when neutron rays enter circuits such as LSIs used in many electronic devices, a soft error occurs in which the bits of data stored in the LSI are flipped due to the electric charge generated by the nuclear reaction.
ソフトエラーは、SEU(Single Event Upset)と呼ばれており、単一の粒子放射線(中性子、陽子、重粒子など)がメモリなどの半導体デバイスに入射し、核反応により生成された電荷によって半導体デバイスに保存されたデータ(ビット)が反転する事象である。また、粒子放射線がSEUを発生させる割合をSEUクロスセクションと称している。 Soft errors are known as SEUs (Single Event Upsets), and occur when a single particle of radiation (neutrons, protons, heavy particles, etc.) enters a semiconductor device such as a memory, causing the data (bits) stored in the semiconductor device to be inverted due to charges generated by a nuclear reaction. The percentage of particle radiation that causes SEUs is called the SEU cross-section.
半導体にフルエンスφ[n/cm2]の粒子放射線を照射したときのSEUの数をNとすると、SEUクロスセクションは、下記(1)式で示される。 If the number of SEUs when a semiconductor is irradiated with particle radiation of fluence φ [n/cm2] is N, the SEU cross section is given by the following equation (1).
(SEUクロスセクション)=N/φ …(1)
SEUクロスセクションを測定する方法として、例えば非特許文献1、2、特許文献1に開示されている飛行時間法が知られている。飛行時間法は、一定距離の飛行に要する時間を計測することで粒子放射線の速度を算出し、粒子エネルギーに換算する方法である。
(SEU cross section)=N/φ (1)
Known methods for measuring SEU cross sections include the time-of-flight method disclosed in, for example,
加速器及び原子炉を用いてパルス中性子を生成し、一定距離に検出器を設置し、パルス中性子の生成時間と中性子が検出された時刻の差、即ち飛行時間を測定することにより、その中性子のエネルギーを特定することが可能になる。 By generating pulsed neutrons using an accelerator and a nuclear reactor, placing a detector at a certain distance, and measuring the difference between the time the pulsed neutrons are generated and the time the neutrons are detected, i.e., the time of flight, it is possible to identify the energy of the neutrons.
しかし、MeVオーダーの高エネルギーの中性子を測定するためには、大規模施設が必要となり、世界的にも測定できる施設が限られている。このような大規模施設を利用してSEUクロスセクションを測定することは難しい。また、測定対象となるデバイスがFPGA(Field Programmable Gate Array)である場合には、高速検出回路を組み込んで飛行時間法により中性子の速度を測定できるものの、SRAMなどの高速検出回路を組み込むことが難しいデバイスについては、高速にソフトエラーを検出することができない。例えば、メモリ全体をスキャンするためには、数ミリ秒~数十ミリ秒といった長時間を要してしまうという問題がある。 However, to measure high-energy neutrons on the order of MeV, a large-scale facility is required, and there are only a limited number of facilities worldwide that can perform such measurements. It is difficult to measure SEU cross-sections using such a large-scale facility. Furthermore, if the device to be measured is an FPGA (Field Programmable Gate Array), a high-speed detection circuit can be incorporated to measure the speed of neutrons using the time-of-flight method, but for devices such as SRAM in which it is difficult to incorporate a high-speed detection circuit, soft errors cannot be detected at high speed. For example, there is a problem in that scanning the entire memory takes a long time, from several milliseconds to tens of milliseconds.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡易な方法でSEUクロスセクションが未知である半導体デバイスのSEUクロスセクションを推定することが可能なSEUクロスセクション推定装置及びSEUクロスセクション推定方法並びにSEUクロスセクション推定プログラムを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide an SEU cross-section estimation device, an SEU cross-section estimation method, and an SEU cross-section estimation program that are capable of estimating the SEU cross-section of a semiconductor device whose SEU cross-section is unknown in a simple manner.
本発明の一態様のSEUクロスセクション推定装置は、SEUクロスセクションが既知である複数の基準デバイスに、材質が異なる複数のターゲットに粒子放射線をそれぞれ照射して発生する各中性子を照射したときの、各ターゲットごとのソフトエラー発生率を記憶する記憶部と、測定対象デバイスに、前記各中性子を照射したときのソフトエラー発生率を演算する演算部と、前記測定対象デバイスのソフトエラー発生率と、前記基準デバイスのソフトエラー発生率との類似度を判定する判定部と、前記測定対象デバイスとの類似度が最も高いと判定された基準デバイスのSEUクロスセクションに基づいて、前記測定対象デバイスのSEUクロスセクションを推定する推定部とを備える。 The SEU cross-section estimation device of one aspect of the present invention includes a memory unit that stores the soft error occurrence rate for each of a plurality of reference devices having known SEU cross-sections when a plurality of targets made of different materials are irradiated with each neutron generated by irradiating each of the targets with particle radiation, a calculation unit that calculates the soft error occurrence rate when a measurement target device is irradiated with each of the neutrons, a determination unit that determines the similarity between the soft error occurrence rate of the measurement target device and the soft error occurrence rate of the reference device, and an estimation unit that estimates the SEU cross-section of the measurement target device based on the SEU cross-section of the reference device that is determined to have the highest similarity to the measurement target device.
本発明の一態様のSEUクロスセクション推定方法は、SEUクロスセクションが既知である複数の基準デバイスに、材質が異なる複数のターゲットに粒子放射線をそれぞれ照射して発生する各中性子を照射したときの、各ターゲットごとのソフトエラー発生率を記憶するステップと、測定対象デバイスに、前記各中性子を照射したときのソフトエラー発生率を演算するステップと、前記測定対象デバイスのソフトエラー発生率と、前記基準デバイスのソフトエラー発生率との類似度を判定するステップと、前記測定対象デバイスとの類似度が最も高いと判定された基準デバイスのSEUクロスセクションに基づいて、前記測定対象デバイスのSEUクロスセクションを推定するステップとを備える。 The SEU cross-section estimation method of one aspect of the present invention includes the steps of: storing the soft error occurrence rate for each of a plurality of reference devices, whose SEU cross-sections are known, when a plurality of targets made of different materials are irradiated with neutrons generated by irradiating each of the targets with particle radiation; calculating the soft error occurrence rate when a measurement target device is irradiated with the neutrons; determining the similarity between the soft error occurrence rate of the measurement target device and the soft error occurrence rate of the reference device; and estimating the SEU cross-section of the measurement target device based on the SEU cross-section of the reference device determined to be most similar to the measurement target device.
本発明の一態様は、上記SEUクロスセクション推定装置としてコンピュータを機能させるためのSEUクロスセクション推定プログラムである。 One aspect of the present invention is an SEU cross-section estimation program for causing a computer to function as the above-mentioned SEU cross-section estimation device.
本発明によれば、簡易な方法でSEUクロスセクションが未知である半導体デバイスのSEUクロスセクションを推定することが可能になる。 The present invention makes it possible to estimate the SEU cross section of a semiconductor device whose SEU cross section is unknown in a simple manner.
[第1実施形態の説明]
以下、実施形態に係るSEUクロスセクション推定装置について、図面を参照して説明する。図1は、実施形態に係るソフトエラー推定装置(以下、「推定装置1」と略す)、及びその周辺機器である加速器2、ターゲット3、測定対象デバイス4の構成を示すブロック図である。
[Description of the First Embodiment]
The SEU cross-section estimation apparatus according to the embodiment will be described below with reference to the drawings. Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of the soft error estimation apparatus according to the embodiment (hereinafter, abbreviated as "
加速器2は、陽子、重粒子などの粒子放射線を加速して出力する。本実施形態では、粒子放射線として陽子を用いる例について説明する。
The
ターゲット3は、図2に示すように加速器2から出力される陽子が照射されると、中性子を出力する。ターゲット3は、ベリリウム(Be)、鉛(Pb)、タンタル(Ta)、タングステン(W)などの材質からなり、加速器2の出力側の適所に設置されている。ターゲット3の材質を変更することにより、ターゲット3から放射される中性子フルエンス(単位面積当たりの中性子の放射量)、及び中性子スペクトルが変化する。
When the
中性子スペクトルは、中性子エネルギーと中性子数との関係を示すデータである。各材質のターゲット3における中性子フルエンス、及び中性子スペクトルは既知のデータである。なお、本実施形態では、ターゲット3の材質として、ベリリウム(Be)、鉛(Pb)、タンタル(Ta)、タングステン(W)を用いる例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の材質のターゲット3を用いてもよい。
The neutron spectrum is data showing the relationship between neutron energy and the number of neutrons. The neutron fluence and neutron spectrum for each material of the
図3は、ターゲット3から放射される中性子スペクトルを示すグラフであり、横軸は中性子エネルギー[MeV]、縦軸は中性子数を示している。図3に示す曲線p1、p2、p3、p4はそれぞれ、ターゲット3の材質をタンタル(Ta)、ベリリウム(Be)、タングステン(W)、鉛(Pb)としたときの、ターゲット3から放射される中性子スペクトルを示している。中性子フルエンス、及び中性子スペクトルのデータは、推定装置1に出力される。
Figure 3 is a graph showing the neutron spectrum emitted from
測定対象デバイス4は、SEUクロスセクションを推定する対象となる半導体デバイスである。即ち、測定対象デバイス4のSEUクロスセクションは未知である。測定対象デバイス4は、FPGA、SRAM(Static Random AccessMemory)などの半導体が実装された基板である。ターゲット3から出力される中性子が測定対象デバイス4に照射されると、測定対象デバイス4においてソフトエラーが発生する。測定対象デバイス4にて発生したソフトエラーの情報は、推定装置1に出力される。
The
推定装置1(SEUクロスセクション推定装置)は、入力部11と、演算部12と、演算データ保存部13と、既存データ保存部14と、記憶部15と、判定部16と、推定部17と、出力部18を備えている。
The estimation device 1 (SEU cross-section estimation device) includes an
入力部11は、加速器2からターゲット3に陽子が照射された際に、ターゲット3から照射される中性子フルエンスの情報を取得する。入力部11は、測定対象デバイス4に中性子が照射された際に発生するソフトエラーの発生情報を取得する。入力部11は、ターゲット3の材質が種々の材質に変更された際に、各材質のターゲット3ごとに中性子フルエンスの情報、及び測定対象デバイス4にて発生したソフトエラーの情報を取得する。
The
具体的に入力部11は、ターゲット3をベリリウム(Be)、鉛(Pb)、タンタル(Ta)、及びタングステン(W)とした際の、中性子フルエンスの情報、及びソフトエラーの情報を取得する。入力部11は、取得した情報を演算部12に出力する。
Specifically, the
演算部12は、測定対象デバイス4にて発生したソフトエラーの情報に基づいて、各ターゲットごと(即ち、中性子スペクトルごと)のソフトエラー発生率を演算する。具体的には、ターゲット3をベリリウム(Be)、鉛(Pb)、タンタル(Ta)、及びタングステン(W)としたときの、測定対象デバイス4にて発生したソフトエラーの情報に基づいて、各ターゲット3ごとのソフトエラー発生率を演算する。演算部12は、例えば後述する図5の符号P1~P4に示す如くのソフトエラー発生率を算出する。即ち、演算部12は、SEUクロスセクションの測定対象となる測定対象デバイス4に、各々のターゲット3に粒子放射線を照射して発生する中性子を照射したときのソフトエラー発生率を演算する。
The
演算データ保存部13は、演算部12で演算されたソフトエラー発生率を保存する。
The calculation
既存データ保存部14は、複数のFPGAのSEUクロスセクションのデータを保存する。各FPGAのSEUクロスセクションは、周知技術である飛行時間法、単色法などを用いて予め測定された既知のデータである。以下では、SEUクロスセクションが既知であるFPGAなどの半導体デバイスを「基準デバイス」という。本実施形態では、「FPGA28nm」、「FPGA40nm」、「FPGA55nm」を基準デバイスとした例について説明する。既存データ保存部14は、「FPGA28nm」、「FPGA40nm」、「FPGA55nm」のそれぞれについてのSEUクロスセクションのデータを保存する。
The existing
なお、「28nm」、「40nm」、「55nm」とは、FPGAの基板に形成される線幅を示している。例えば「FPGA28nm」は、線幅が28nmとされたパターンが形成されたFPGAである。本実施形態では、基準デバイスとしてFPGAを用いる例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の半導体デバイスを用いてもよい。 Note that "28 nm", "40 nm", and "55 nm" refer to the line width formed on the FPGA substrate. For example, "FPGA 28 nm" is an FPGA on which a pattern with a line width of 28 nm is formed. In this embodiment, an example is described in which an FPGA is used as the reference device, but the present invention is not limited to this, and other semiconductor devices may be used.
図4は、各基準デバイスのSEUクロスセクションを示すグラフであり、横軸は中性子エネルギー[MeV]、縦軸はSEUクロスセクション[cm2/Mbit]を示している。図4に示す曲線p11はFPGA28nm、曲線p12はFPGA40nm、曲線p13はFPGA55nmのSEUクロスセクションを示している。 Figure 4 is a graph showing the SEU cross-sections of each reference device, with the horizontal axis showing neutron energy [MeV] and the vertical axis showing SEU cross-section [cm2/Mbit]. Curve p11 in Figure 4 shows the SEU cross-section of a 28 nm FPGA, curve p12 shows the SEU cross-section of a 40 nm FPGA, and curve p13 shows the SEU cross-section of a 55 nm FPGA.
記憶部15は、各基準デバイスごとの、各種のターゲット3を用いて発生した中性子によるソフトエラー発生率を記憶する。即ち、異なる中性子スペクトルごとのソフトエラー発生率を記憶する。図3に示したように、複数の材質のターゲット3を用いたときの、中性子エネルギーと中性子数との関係を示すグラフと、図4に示した複数の基準デバイス(FPGA)のSEUクロスセクションのデータに基づいて、各基準デバイスごとの、各種のターゲット3を用いて発生した中性子によるソフトエラー発生率が求められる。
The
具体的には図5に示すように、横軸をターゲット3(Be、Pb、Ta、W)とし、縦軸をソフトエラー発生率としたデータが求められ、このデータが記憶部15に記憶される。図5では、FPGA28nmのソフトエラー発生率で規格化した各基準デバイスのソフトエラー発生率を示している。図5に示す曲線p21はFPGA28nm、曲線p22はFPGA40nm、曲線p23はFPGA55nmのソフトエラー発生率を示している。即ち、記憶部15は、SEUクロスセクションが既知である複数の基準デバイスに、材質が異なる複数のターゲット3に粒子放射線を照射して発生する中性子を照射したときの、各ターゲット3ごとのソフトエラー発生率を記憶する。
Specifically, as shown in FIG. 5, data is obtained with the horizontal axis representing the target 3 (Be, Pb, Ta, W) and the vertical axis representing the soft error occurrence rate, and this data is stored in the
判定部16は、演算データ保存部13に記憶されている測定対象デバイス4のソフトエラー発生率と、記憶部15に記憶されている基準デバイスのソフトエラー発生率とを比較し、測定対象デバイス4のソフトエラー発生率がどの基準デバイスのソフトエラー発生率に類似しているかを判定する。即ち、判定部16は、測定対象デバイス4のソフトエラー発生率と、基準デバイスのソフトエラー発生率との類似度を判定する。
The
例えば、各種の材質のターゲット3を用いて測定対象デバイス4に中性子を照射したときの、測定対象デバイス4に発生するソフトエラー発生率が、図5に示す符号P1、P2、P3、P4であったものとする。この場合には、測定対象デバイス4のソフトエラー発生率と、曲線p23に示すFPGA55nmのソフトエラー発生率との類似度が高いものと判定する。具体的な判定方法の一例として、最小二乗法を用いた判定法がある。各ソフトエラー発生率をaP1,aP2,aP3,aP4とし、モデル曲線のp23, p22, p11のそれぞれの残差の二乗和が最小となる係数aを探索し、最も残差の二乗和が少なくなったモデル曲線が類似の曲線と判定する。
For example, assume that the soft error occurrence rates occurring in the
推定部17は、判定部16にて類似度の高い基準デバイスが特定された際に、この基準デバイスのソフトエラー発生率と、測定対象デバイス4のソフトエラー発生率との関係性を認識する。例えば、図5に示すように測定対象デバイス4のソフトエラー発生率が、FPGA55nmのソフトエラー発生率と類似しており、更に、FPGA55nmに対してソフトエラー発生率が20%程度低いものと認識する。
When the
推定部17は、測定対象デバイス4のSEUクロスセクションは、曲線p23に示すFPGA55nmのSEUクロスセクションに対して20%程度低いものと推定する。推定部17は、測定対象デバイス4のSEUクロスセクションは、図4の曲線p13に示されるFPGA55nmのSEUクロスセクションに対して、20%程度低いデータとなるものと推定する。
The estimation unit 17 estimates that the SEU cross section of the
即ち推定部17は、判定部16で類似度が高いと判定された基準デバイスのソフトエラー発生率と、測定対象デバイス4のソフトエラー発生率との比率を算出し、類似度が高いと判定された基準デバイスのSEUクロスセクション、及び比率に基づいて、測定対象デバイス4のSEUクロスセクションを推定する。
That is, the estimation unit 17 calculates the ratio between the soft error occurrence rate of the reference device determined by the
出力部18は、推定部17で推定されたデータを外部に出力する。
The
次に、第1実施形態に示した推定装置1におけるSEUクロスセクションの推定処理の手順について、図6に示すフローチャートを参照して説明する。
Next, the procedure for estimating an SEU cross section in the
初めに、図6に示すステップS11において既存データ保存部14は、SEUクロスセクションが既知である複数の基準デバイスの、中性子エネルギーとSEUクロスセクションとの関係を示すデータを取得して保存する。具体的には、図4に示したFPGA28nm、FPGA40nm、FPGA55nmのSEUクロスセクションのデータを保存する。基準デバイスのクロスセクションは、例えば大規模施設を利用し、例えば飛行時間法により求められる。
First, in step S11 shown in FIG. 6, the existing
ステップS12において入力部11は、複数のターゲット3に陽子を照射して発生する中性子を測定対象デバイス4に照射したときの、ソフトエラー発生率を取得する。具体的には、図5に示した点P1~P4のデータを取得する。
In step S12, the
ステップS13において判定部16は、測定対象デバイス4に対してソフトエラー発生率の類似度が高い基準デバイスを特定する。具体的には、図5に示した点P1~P4のデータは、曲線p23と類似して変化しているので、類似度の高い基準デバイスが、FPGA55nmであるものと特定する。
In step S13, the
ステップS14において推定部17は、測定対象デバイス4のソフトエラー発生率とステップS13の処理で特定した基準デバイスのソフトエラー発生率との関係性を認識する。具体的には、図5に示した点P1~P4のデータが、FPGA55nmのグラフに対して20%程度低いことを認識する。更に、FPGA55nmのSEUクロスセクションに基づいて測定対象デバイス4のSEUクロスセクションを推定する。
In step S14, the estimation unit 17 recognizes the relationship between the soft error occurrence rate of the
具体的には、測定対象デバイス4のSEUクロスセクションは、図4に示した曲線p13(FPGA55nmのSEUクロスセクション)よりも20%程度低いグラフになるものと推定する。この推定結果は、出力部18から出力される。その後、本処理を終了する。ユーザは、この推定結果に基づき、測定対象デバイス4のSEUクロスセクションを認識することができる。
Specifically, it is estimated that the SEU cross section of the
このように、本実施形態に係る推定装置1(SEUクロスセクション推定装置)は、SEUクロスセクションが既知である複数の基準デバイスに、材質が異なる複数のターゲット3に粒子放射線をそれぞれ照射して発生する各中性子を照射したときの、各ターゲット3ごとのソフトエラー発生率を記憶する記憶部15と、測定対象デバイス4に、各中性子を照射したときのソフトエラー発生率を演算する演算部12と、測定対象デバイス4のソフトエラー発生率と、基準デバイスのソフトエラー発生率との類似度を判定する判定部16と、測定対象デバイス4との類似度が最も高いと判定された基準デバイスのSEUクロスセクションに基づいて、測定対象デバイス4のSEUクロスセクションを推定する推定部15と、を備える。
As described above, the estimation device 1 (SEU cross-section estimation device) according to this embodiment includes a
本実施形態に係る推定装置1を用いることにより、基準デバイスのSEUクロスセクションを用いて、SEUクロスセクションが未知である半導体デバイス(測定対象デバイス4)のSEUクロスセクションを推定できる。このため、大規模施設を利用することなく極めて簡易な方法で測定対象デバイス4のSEUクロスセクションを推定することが可能となる。
By using the
また、ターゲット3として、ベリリウム(Be)、鉛(Pb)、タンタル(Ta)、タングステン(W)を用いており、それぞれの材質のターゲット3に陽子を照射することにより、それぞれ異なる中性子スペクトルを発生させることができ、SEUクロスセクションを高精度に推定することが可能になる。
In addition, beryllium (Be), lead (Pb), tantalum (Ta), and tungsten (W) are used as
また、判定部16で類似度が高いと判定された基準デバイスのソフトエラー発生率と、測定対象デバイス4のソフトエラー発生率との比率を算出する。例えば、図5に示した例では、測定対象デバイス4のソフトエラー発生率(P1~P4)は、FPGA55nmのソフトエラー発生率(曲線p23)よりも、20%程度低い数値であるものと判断する。推定部17は、この比率に基づいて、測定対象デバイス4のSEUクロスセクションを推定するので、SEUクロスセクションの推定精度を高めることができる。
The
また、測定対象となるデバイスが、SRAMなどの高速検出回路を組み込むことが難しいデバイスであってもSEUクロスセクションを容易に推定することが可能になる。 In addition, it becomes possible to easily estimate the SEU cross section even if the device being measured is one in which it is difficult to incorporate a high-speed detection circuit, such as an SRAM.
[第2実施形態の説明]
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態に係る推定装置1は、前述した第1実施形態と同様の構成を有している。第2実施形態では、測定対象デバイス4に照射するための中性子を発生させるターゲット3の構造が第1実施形態と相違する。
[Description of the Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. The
また、第2実施形態では、記憶部15に、後述する図9に示すようにアルミニウム(第2の材料32)の厚さとソフトエラー発生率との関係を示すグラフが記憶されている点で第1実施形態と相違する。以下、第2実施形態について詳細に説明する。
The second embodiment also differs from the first embodiment in that the
図7は、第2実施形態に係る推定装置1でSEUクロスセクションを推定する際に使用するターゲット30の構成を示す説明図である。図7に示すように、第2実施形態に係る推定装置1では、第1の材料31に第2の材料32を積層した二層構造のターゲット30を使用する。
Figure 7 is an explanatory diagram showing the configuration of a
一例として、厚さが一定(例えば、3mm)とされた第1の材料31に、厚さが可変とされた第2の材料32を積層して形成したターゲット30を使用する。第1の材料31は例えばベリリウム(Be)であり、第2の材料は例えばアルミニウム(Al)である。アルミニウムの厚さを変更した複数のターゲット30を用いることにより、ターゲット30から出力される中性子スペクトルを変更して測定対象デバイス4に照射する。
As an example, a
前述した第1実施形態では、材質が異なる複数のターゲット3を使用したのに対して、第2実施形態では第2の材料32の厚さが異なる複数のターゲット30を使用して中性子を発生させている。即ち、複数のターゲット30は、第1のターゲットと第2のターゲットを含み、第1のターゲット及び第2のターゲットは、第1の材質の部材(第1の材料31)と第2の材質の部材(第2の材料32)との積層構造をなし、第1のターゲットの第2の材質の部材と、第2のターゲットの第2の材質の部材は板厚が異なっている。記憶部15は、第1のターゲット及び第2のターゲットに陽子(粒子放射線)を照射して発生する中性子を、各々の基準デバイスに照射したときの、各ターゲット30ごとのソフトエラー発生率を記憶する。
In the first embodiment described above,
図8は、アルミニウムの厚さを0.0~1.5mmの範囲で変化させたときの、中性子スペクトルを示すグラフである。図8に示す曲線q1、q2、q3、q4、q5はそれぞれ、第2の材料32として使用するアルミニウムの厚さを0.0mm、0.2mm、0.5、1.0mm、1.5mmとしたときの中性子スペクトルを示すグラフである。
Figure 8 is a graph showing the neutron spectrum when the thickness of the aluminum is changed in the range of 0.0 to 1.5 mm. Curves q1, q2, q3, q4, and q5 shown in Figure 8 are graphs showing the neutron spectrum when the thickness of the aluminum used as the
記憶部15には、図9に示すように各基準デバイスごとの、アルミニウムの厚さとソフトエラー発生率との関係を示すグラフが記憶されている。図9に示すグラフは、FPGA28nmのソフトエラー発生率で規格化したデータを示している。図9に示す曲線q21はFPGA28nm、曲線q22はFPGA40nm、曲線q23はFPGA55nmについてのソフトエラー発生率を示している。
The
図9に示す点Q1、Q2、Q3、Q4は、アルミニウムの厚さが異なる複数のターゲット30を用いて測定対象デバイス4に中性子を照射したときの、測定対象デバイス4に発生するソフトエラー発生率を示している。
Points Q1, Q2, Q3, and Q4 in FIG. 9 indicate the soft error occurrence rate in the
即ち第2実施形態では、記憶部15は、板厚が固定された第1の材質の部材に、種々の板厚を有する第2の材質の部材を積層した複数のターゲット30に粒子放射線を照射して発生する中性子を、各々の基準デバイスに照射したときの、各ターゲット30ごとのソフトエラー発生率を記憶している。
That is, in the second embodiment, the
図9から理解されるように点Q1~Q4は、曲線q22と類似している。従って、判定部16は、測定対象デバイス4のソフトエラー発生率は基準デバイスであるFPGA40nmとの類似度が高いものと判定する。
As can be seen from FIG. 9, points Q1 to Q4 are similar to curve q22. Therefore, the
また、点Q1~Q4は、曲線q22に対してソフトエラー発生率が20%程度高くなっている。推定部17は測定対象デバイス4のSEUクロスセクションは、FPGA40nmのSEUクロスセクションに対して、20%だけ高い数値になるものと推定する。具体的には、図4に示した曲線p12に対して、20%だけ高い数値となるものと推定する。
In addition, points Q1 to Q4 have a soft error occurrence rate that is about 20% higher than that of curve q22. The estimation unit 17 estimates that the SEU cross section of the
このように第2実施形態では、第1の材料31(第1の材質の部材)と第2の材料32(第2の材質の部材)の積層構造とし、且つ第2の材料32の厚さを変更したターゲット30を使用して中性子を発生させ、第2の材料32の厚さが異なる各ターゲット30を用いて検出されたソフトエラー発生率に基づいて、測定対象デバイス4のSEUクロスセクションを推定している。
In this way, in the second embodiment, neutrons are generated using a
従って、第2実施形態に係る推定装置1では、前述した第1実施形態と同様に、基準デバイスのSEUクロスセクションを用いて、SEUクロスセクションが未知である半導体デバイス(測定対象デバイス4)のSEUクロスセクションを推定できる。このため、大規模施設を使用することなく測定対象デバイス4のSEUクロスセクションを推定できる。
Therefore, in the
第2実施形態に係る推定装置1では、第2の材料32の厚さを適宜変更した複数種類のターゲット30を用いて中性子を発生させる。このため、多くの材質のターゲットを用意する必要がなく、SEUクロスセクションの推定をより簡素化することができる。
In the
上記説明した実施形態に係るSEUクロスセクション推定装置(推定装置1)には、図10に示すように例えば、CPU(Central Processing Unit、プロセッサ)901と、メモリ902と、ストレージ903(HDD:HardDisk Drive、SSD:SolidState Drive)と、通信装置904と、入力装置905と、出力装置906とを備える汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。メモリ902およびストレージ903は、記憶装置である。このコンピュータシステムにおいて、CPU901がメモリ902上にロードされた所定のプログラムを実行することにより、推定装置1の各機能が実現される。
The SEU cross-section estimation device (estimation device 1) according to the embodiment described above may be, for example, a general-purpose computer system including a CPU (Central Processing Unit, processor) 901, a
なお、推定装置1は、1つのコンピュータで実装されてもよく、あるいは複数のコンピュータで実装されても良い。また、推定装置1は、コンピュータに実装される仮想マシンであっても良い。
The
なお、推定装置1用のプログラムは、HDD、SSD、USB(Universal Serial Bus)メモリ、CD (Compact Disc)、DVD (Digital Versatile Disc)などのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶することも、ネットワークを介して配信することもできる。
The program for the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and many variations are possible within the scope of the invention.
1 推定装置(SEUクロスセクション推定装置)
2 加速器
3、30 ターゲット
4 測定対象デバイス
11 入力部
12 演算部
13 演算データ保存部
14 既存データ保存部
15 記憶部
16 判定部
17 推定部
18 出力部
31 第1の材料(第1の材質の部材)
32 第2の材料(第2の材質の部材)
1. Estimation device (SEU cross-section estimation device)
2
32 Second material (member made of second material)
Claims (8)
測定対象デバイスに、前記各中性子を照射したときのソフトエラー発生率を演算する演算部と、
前記測定対象デバイスのソフトエラー発生率と、前記基準デバイスのソフトエラー発生率との類似度を判定する判定部と、
前記測定対象デバイスとの類似度が最も高いと判定された基準デバイスのSEUクロスセクションに基づいて、前記測定対象デバイスのSEUクロスセクションを推定する推定部と、
を備えたSEUクロスセクション推定装置。 a memory unit that stores a soft error occurrence rate for each target when a plurality of reference devices having known SEU cross sections are irradiated with neutrons generated by irradiating a plurality of targets made of different materials with particle radiation;
a calculation unit that calculates a soft error occurrence rate when the device to be measured is irradiated with each of the neutrons;
a determination unit that determines a degree of similarity between a soft error occurrence rate of the measurement target device and a soft error occurrence rate of the reference device;
an estimation unit that estimates an SEU cross section of the device under test based on an SEU cross section of a reference device that is determined to have the highest similarity to the device under test;
An SEU cross-section estimation apparatus comprising:
前記類似度が最も高いと判定された基準デバイスのSEUクロスセクション、及び前記比率に基づいて、前記測定対象デバイスのSEUクロスセクションを推定する
請求項1に記載のSEUクロスセクション推定装置。 the estimation unit calculates a ratio of a soft error occurrence rate of the reference device determined by the determination unit to have the highest similarity to a soft error occurrence rate of the measurement target device;
The SEU cross-section estimation apparatus according to claim 1 , further comprising: estimating an SEU cross-section of the measurement target device based on the ratio and the SEU cross-section of the reference device determined to have the highest similarity.
請求項1または2に記載のSEUクロスセクション推定装置。 3. The SEU cross-section estimation device according to claim 1, wherein the material of each of the targets is any one of beryllium (Be), tantalum (Ta), lead (Pb), and tungsten (W).
前記記憶部は、前記第1のターゲット及び第2のターゲットに前記粒子放射線を照射して発生する中性子を、各々の前記基準デバイスに照射したときの、各ターゲットごとのソフトエラー発生率を記憶する
請求項1または2に記載のSEUクロスセクション推定装置。 the plurality of targets include a first target and a second target, the first target and the second target have a laminated structure of a member made of a first material and a member made of a second material, and the member made of the second material of the first target and the member made of the second material of the second target have different plate thicknesses;
3. The SEU cross-section estimation device according to claim 1, wherein the memory unit stores a soft error occurrence rate for each target when neutrons generated by irradiating the first target and the second target with the particle radiation are irradiated to each of the reference devices.
請求項4に記載のSEUクロスセクション推定装置。 The SEU cross-section estimation device according to claim 4 , wherein the first material member is beryllium (Be) and the second material member is aluminum (Al).
請求項1~5のいずれか1項に記載のSEUクロスセクション推定装置。 6. The SEU cross-section estimation device according to claim 1, wherein each of the targets generates a different neutron spectrum when irradiated with the particle radiation.
測定対象デバイスに、前記各中性子を照射したときのソフトエラー発生率を演算するステップと、
前記測定対象デバイスのソフトエラー発生率と、前記基準デバイスのソフトエラー発生率との類似度を判定するステップと、
前記測定対象デバイスとの類似度が最も高いと判定された基準デバイスのSEUクロスセクションに基づいて、前記測定対象デバイスのSEUクロスセクションを推定するステップと、
を備えたSEUクロスセクション推定方法。 a step of storing a soft error occurrence rate for each target when a plurality of reference devices having known SEU cross sections are irradiated with neutrons generated by irradiating a plurality of targets made of different materials with particle radiation;
calculating a soft error occurrence rate when the device to be measured is irradiated with each of the neutrons;
determining a degree of similarity between a soft error occurrence rate of the measurement target device and a soft error occurrence rate of the reference device;
estimating an SEU cross-section of the device under test based on an SEU cross-section of a reference device determined to have the highest similarity to the device under test;
The SEU cross-section estimation method includes:
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