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600℃の高温と強いγ線照射に耐える流体式情報処理集積回路の研究

耐600℃高温、强γ射线辐照的流体信息处理集成电路研究

基本信息

批准号：
14750041
负责人：
高尾英邦
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

人類が近づくことのできない過酷な宇宙空間や原子炉内外における作業機械を将来開発するならば、500℃以上の超高温や強烈なγ線など、非常に厳しい環境下で動作する情報処理回路が必要である。本研究は、電子の代わりに流体を信号伝達媒体とし、電気-流体間の相似性を利用した集積回路をマイクロマシン技術で形成して、極限環境おける情報処理を可能とするものである。最終年度となるH16年度は、流体式集積回路の大規模化設計に向けた適用技術と、耐環境応用に重点を置いて研究を実施した。1.流体式集積回路の大規模化適用設計技術これまで、要素的な流体式集積回路の実現と動作特性の解明を行うべく、マイクロバルブ単体における小信号等価回路モデルの構築、動作特性の解明を行ってきた。多数のマイクロバルブを集積化する大規模流体集積回路の形成にあたっては、マイクロバルブのみならず、それらを相互に接続するマイクロ流路に関係する寄生パラメータのモデル化が重要となる。本研究では、回路配線にあたる微小流路を抵抗と容量でモデル化し、寄生素子の影響を踏まえた回路レベルの動作解析を行なった。RC遅延モデルで解析した回路特性は実測結果と良い一致を示し、大規模回路の設計で重要な信号伝搬遅延に関する基本的な解析手法を見いだすことに成功した。2.流体式集積回路の耐環境応用流体式集積回路は、過酷な環境下において高い特性安定性が期待される。耐環境用途において代表的技術であるSOI-CMOSとの放射線耐性を比較し、流体式集積回路の可能性を検証した。ドーズ量10^<15>cm^<-2>の放射線を照射したSOI-MOSFETにおいては、OFFリーク電流が2桁以上増加し、スイッチング特性が大幅に劣化した。一方で、シリコンの機械特性を利用するマイクロバルブはその影響を殆ど受けず、これまでに確立した技術を用いて高い耐環境性を有する情報処理回路を実現できる可能性が見いだされた。以上の結果より、大規模化を可能とする流体回路の実現に関する基本技術の実証実験を行うことができた。また、本技術を用いた耐環境情報処理集積回路の実現にむけて、従来技術であるSOI-CMOSとの比較を行うことができた。従来にない高い耐環境性を有する画期的集積回路技術の実現可能性を見いだした。

Human beings are close to each other, and they are too cool, and space is too cool, and they are inside and outside the atomic furnace, and working machines are open in the future. It is necessary for the information processing circuit to operate under ultra-high temperatures above 500℃, strong gamma rays, and extreme environmental conditions. In this study, the similarity between electrons and fluids and the signal transmission between electrons and fluids are integrated. The circuit technology is formed and the extreme environment information processing is possible. In the final year of H2016, large-scale design of fluid-type integrated circuits was carried out, and applicable technologies and environment-resistant applications were focused on research and implementation. 1. Explanation of large-scale design technology applicable to fluid-type integrated circuits, realization of fluid-type integrated circuit elements, and explanation of operating characteristicsを行うべく, マイクロバルブ Single body における Small signal equalizer circuit モデルの construction, action characteristics を行ってきた. The formation of large-scale fluid accumulation circuits through the integration of many fluids and large-scale fluid accumulation circuits. The connection between the navigator and the それらを mutual connection and the relationship between the するマイクロ flow path and the parasitic パラメータのモデル化がとなる. This study focuses on the resistance and capacity of the circuit wiring and the micro-flow path, and the influence of parasitic elements on the circuit and the operation analysis of the circuit. RC's analysis of loop characteristics and test results show good consistency and large-scale loops Design is an important signal, and basic analysis techniques can be used to achieve success. 2. Fluid-type manifold circuits are environmentally resistant. Fluid-type manifold circuits are expected to have high performance and stability in extremely cool environments. The technology represented by the environmentally resistant application is SOI-CMOS, the radiation resistance is relatively high, and the possibility of fluidic integrated circuits is proven. SOI-MOSFET is irradiated with a radiation dose of 10^<15>cm^<-2> There is an increase in the current of the OFF valve and the OFF valve current above 2 beams, and there is a significant deterioration in the characteristics of the OFF valve. One party's mechanical properties are affected by the use of するマイクロバルブはそど and are affected by けず and これまでにThe established technology has a high environmental resistance and an information processing circuit, so it is possible to see what is possible. The above results show that it is possible to scale up the fluid circuit and the basic technology of the fluid circuit has been proven. This technology is based on the application of environmental information processing integrated circuits, and the technology is based on the SOI-CMOS comparison technology. It is possible to realize the realization of the integrated circuit technology with high environmental resistance and high environmental resistance.