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Socionext Inc.与高能加快器研究组织材料构造科学研究所、京都大年夜学综合辐射与核科学研究所、大年夜阪大年夜学信息科学与技巧研究生院经合营研究，初次成功证实介子和中子引起的半导体器件的软误差具有不合的特点。该研究小组对日本质子加快器研究中间 (J-PARC)材料和生命科学举措措施 (MLF) 的μ 子科学举措措施 (MUSE)、京都大年夜学研究中间(KUR)的热中子束和大年夜阪大年夜学核物理研究中间 (RCNP) 的高能中子束进行了负μ子束和正μ子束照射半导体器件的实验反响堆。课题组经由过程应用多种类型的量子束，实现了对宇宙射线μ子和中子对情况辐射影响的综合测量。成果令人鼓舞，有望推动对于情况辐射引起的软缺点的有效评估办法和对策成长。估计该成果还将引领创建高度靠得住的半导体设备，以支撑将来的基本举措措施。

此项研究工作成果已于2021年5月21日在线揭橥在IEEE Transactions on Nuclear Science。

此项研究的部分工作获得了日本科学技巧振兴机构(JST)的“企业、研究机构和学术界的开放立异平台筹划(OPERA)”的支撑。

背景

跟着半导体器件日渐高度集成并且其工作电压日趋降低，当电子信息被辐射不测改变时就会产生这种情况：更轻易出现软缺点。所以人们会担心境况辐射引起的软缺点会导致更严重的问题。

以前，情况辐射中的宇宙射线中子被认为是引起软误差问题的重要来源。另一方面，对于高度集成且应用较低电压的先辈半导体器件，由同样源自宇宙射线的 μ 子引起的软缺点已成为一个问题。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年夜的问题。然则，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差别尚不明白。

成果

在这项研究中，为了懂得宇宙射线μ子和中子引起的软误差的差别，研究小组经由过程用μ子和中子照射半导体器件进行了比较评估。本实验中应用了采取 20 纳米 CMOS 工艺技巧制造的 SRAM 电路。每束量子束照射SRAM，分析每一个粒子的软缺点产生率和趋势。

发明μ子和中子在缺点率的电源电压依附性、多位缺点的比率以及多位缺点模式的特点方面存在明显差别。该成果为全球初次发明。

图：软缺点率(左)和多位缺点率(右)的电源电压依附性

将来

研究成果将促进相干技巧的成长，以有效解决包含μ介子在内的情况辐射引起的问题。研究中发明的介子和中子之间效应的差别将有助于建立防止软缺点的最佳设计办法。本研究的成果也有望经由过程数值模仿促进评估办法的成长。

将来，基本举措措施的靠得住性将取决于大年夜量的半导体器件，估计对情况辐射引起的软缺点的评估和对策将变得愈加重要。正如本研究中所做的那样，应用量子束进行软缺点评估的开辟有望引领创建更安然、更靠得住的半导体设备。

文章信息

Subject: Muon-Induced Single-Event Upsets in 20-nm SRAMs: Comparative Characterization with Neutrons and Alpha Particles

Authors: Takashi Kato1, Motonobu Tampo2, Soshi Takeshita2, Hiroki Tanaka3, Hideya Matsuyama1, Masanori Hashimoto4, Yasuhiro Miyake2

1Reliability Engineering Department, Socionext Inc.

2Muon Science Laboratory, Institute of Materials Structure Science, High Energy Accelerator Research Organization/ J-PARC

3Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science, Kyoto University

4Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University

Publication: IEEE Transactions on Nuclear Science

关于Socionext Inc.

Socionext Inc.是一家全球性立异型企业，其营业内容涉及片上体系(System-on-chip)的设计、研发和发卖。公司专注于以花费、汽车和工业范畴为核心的世界先辈技巧，赓续推动当今多样化应用成长。Socionext集世界一流的专业常识、经验和丰富的IP产品组合，致力于为客户供给高效益的解决筹划和客户体验。公司成立于2015年，总部设在日本横滨，并在日本、亚洲、美国和欧洲设有干事处，引导其产品开辟和发卖。